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HINDERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft ein Halbleiterlasermodul
und ein Montageverfahren eines Halbleiterlaserelements auf dem Halbleiterlasermodul.
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2. Beschreibung anderer
Bauformen
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Bekanntermaßen kann eine optische Aufnahmevorrichtung
zum Lesen von auf einer optischen Disk, wie beispielsweise einer
CD und einer DVD, aufgezeichneten Informationen die Informationen
so lesen, dass ein von einem Halbleiterlaserelement, welches als
eine in einem Hauptkörper
angeordnete Lichtquelle dient, ausgesendeter Laserstrahl entlang
eines optischen Weges eines aus verschiedenen optischen Komponenten
aufgebauten vorgegebenen optischen Systems zu einer Objektivlinse geführt wird.
Ein durch die Objektivlinse aufgenommener Lichtstrahl wird dann
auf die Informationsaufzeichnungsfläche der optischen Disk projiziert,
dann wird reflektiertes Licht erzeugt, welches einer Lichtmodulation
entsprechend den aufgezeichneten Informationen der optischen Disk
unterzogen worden ist. Das reflektierte Licht wird dann wieder durch
die Objektivlinse entlang eines vorgegebenen optischen Weges zu
einem Lichtempfangselement geführt,
und basierend auf dem Ausgang des empfangenen Lichts erzeugt das
Lichtempfangselement ein Signal entsprechend den aufgezeichneten
Informationen der optischen Disk.
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In einer optischen Aufnahmevorrichtung
wie dieser ist es erforderlich, um aufgezeichnete Informationen
der optischen Disk exakt zu lesen, dass ein von dem Halbleiterlaserelement
ausgesendeter Laserstrahl einer vorgegebenen Wellenlänge gezwungen
wird, ohne außerhalb
der Ausrichtung mit einer optischen Achse zu sein, auf das vorgegebene
optische System zu fallen und einen Lichtstrahl durch die Lichtaufnahme
der Objektivlinse zu erzeugen, und dass der Lichtstrahl auf eine
geeignete Position auf der Informationsaufzeichnungsfläche der
optischen Disk fokussiert wird. Um dies zu tun, muss das Halbleiterlaserelement
so angeordnet sein, dass es keine axiale Abweichung bezüglich des
optischen Systems hat und eine geeignete Position in der axialen
Richtung des Laserstrahls bezüglich
des vorgegebenen optischen Systems einnimmt.
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Falls das Halbleiterlaserelement
bezüglich des
optischen Systems nicht richtig angeordnet ist, wird der Laserstrahl
in einem fehlerhaften Zustand der optischen Achse des Laserstrahls
bezüglich
der optischen Achse des optischen Systems ausgerichtet. Demgemäß weicht
die Einfallsposition des Lichtstrahls auf die Informationsaufzeichnungsfläche oder der
Einfallswinkel des Lichtstrahls von einem erlaubten Bereich ab,
sodass reflektiertes Licht keiner genauen Lichtmodulation durch
aufgezeichnete Informationen unterzogen wird und die Einfallsposition des
erhaltenen reflektierten Lichts auf dem Lichtempfangselement stark
abweicht. Als Ergebnis ist es nicht nur unmöglich, eine ausreichende Menge
des reflektierten Lichts zu erzielen, sondern auch, das reflektierte
Licht einer genauen Lichtmodulation entsprechend den aufgezeichneten
Informationen unterziehen zu lassen. Dies macht es häufig unmöglich, die
aufgezeichneten Informationen mittels des reflektierten Lichts exakt
zu lesen.
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Deshalb sind in der optischen Aufnahmevorrichtung
einige optische Komponenten, welche im Voraus an vorgegebenen Positionen
in dem Hauptkörper
anzuordnen sind, jeweils an einer vorgegebenen Position in dem Hauptkörper richtig
befestigt, und das Halbleiterlaserelement wird in dem Körper montiert,
um so bezüglich
des aus den optischen Komponenten aufgebauten optischen Systems
in der Position einstellbar zu sein, und anschließend wird die
optische Position des Halbleiterlaserelements bezüglich des
optischen Systems eingestellt.
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Das Halbleiterlaserelement wird in
ein zum Beispiel in einem Wärmestrahlelement
aus einem Material, welches Wärmestrahleigenschaften
besitzt, ausgebildetes Halteloch eingesetzt als ob das Laserelement
darin versenkt wird, und das Wärmestrahlelement
wird in einem Hauptkörper
in einem Zustand montiert, in welchem das Laserelement in dem Wärmestrahlelement
unter Druck zum Beispiel durch eine Blattfeder gehalten ist. Durch
Bewegen des Halbleiterlaserelements bezüglich der drückenden
Blattfeder kann eine Positionseinstellung in einer Flächenrichtung
(x-y-Achsenrichtung)
senkrecht zu einer axialen Richtung (z-Achsenrichtung) des von dem
Halbleiterlaserelement ausgesendeten Laserstrahls gemacht werden.
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Das Wärmestrahlelement zum Halten
des Halbleiterlaserelements wird in dem Hauptkörper gehalten und wird so montiert,
dass es in der Richtung der optischen Achse (z-Achsenrichtung) des
von dem Halbleiterlaserelement ausgesendeten Laserstrahls bezüglich eines
Gehäuses
bewegbar und einstellbar ist. Die Positionseinstellung in den Richtungen
der drei Achsen (x-Achse, y-Achse und z-Achse) wird für jede axiale
Richtung unter Verwendung einer Einstellbefestigung wiederholt ausgeführt, und
dadurch werden die Positionseinstellung des Halbleiterlaserelements
bezüglich
des Wärmestrahlelements und
die Positionseinstellung des Wärmestrahlelements
bezüglich
des Gehäuses
ausgeführt,
und als Ergebnis wird die Einstellung der optischen Position des
Halbleiterlaserelements ausgeführt.
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Um die optische Position des Halbleiterlaserelements
der herkömmlichen
optischen Aufnahmevorrichtung einzustellen, gibt es zusätzlich zu
dem durch das Anordnen der optischen Komponenten ausgeführten Einstellverfahren,
wie oben erwähnt, ein
weiteres Einstellverfahren, bei welchem zum Beispiel das Halbleiterlaserelement
so montiert wird, dass es bezüglich
des Aufnahmevorrichtungskörpers in
Richtung von zwei Achsen (x-Achse und y-Achse) bewegbar und einstellbar
ist, und das Lichtempfangselement (PD) unter den anderen optischen
Systemen wird so montiert, dass es in der axialen Richtung (z-Achsenrichtung)
des Laserstrahls bewegbar und einstellbar ist. Bei diesem Verfahren
wird die Positionseinstellung des Laserstrahls in den Richtungen der
drei Achsen (x-Achse, y-Achse und z-Achse) durch wiederholtes Ausführen der
axialen Einstellung (x-y-Einstellung) des Halbleiterlaserelements
und der axialen Einstellung (z-Einstellung) des Lichtempfangselements
(PD) ausgeführt.
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Wie oben erwähnt, muss die Einstellung der optischen
Position des Laserstrahls des Halbleiterlaserelements in der Richtung
jeder Achse wiederholt ausgeführt
werden, nachdem das Halbleiterlaserelement, das Lichtempfangselement,
usw. vorübergehend
in dem Gehäuse
montiert sind. Deshalb wird viel Zeit verbraucht, um die Einstellung
dessen optischer Position abzuschließen.
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Außerdem offenbart die US-A-5,727,009
ein Halbleiterlasermodul mit einem Halbleiterlaserelement, einem
Halteelement zu festen Halten des Halbleiterlaserelements, einem
fest in dem Halteelement gehaltenen Basiselement und einem Gehäuses zum festen
Halten des Basiselements. Das Halteelement und das Basiselement
haben beide Wärmeleitfähigkeit.
Das Halteelement wird an dem Basiselement mittels eines Wärmehaftelements
mit Wärmeleitfähigkeit
befestigt, sodass der Verbindungsprozess des Halteelements an dem
Basiselement einen Schritt des Erwärmens des Basiselements aufweisen kann.
Die EP-A-0 917 263 offenbart ein weiteres Halbleitermodul.
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AUFGABEN UND ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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In Anbetracht der obigen Erläuterungen
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleitermodul
vorzusehen, das ein Halbleiterlaserelement sofort und zuverlässig an
einer vorgegebenen optischen Position bezüglich eines in dem Gehäuse eines
Halbleitermoduls gebildeten optischen Systems montieren kann, und
ein einfaches Montageverfahren des Halbleiterlaserelements des Halbleitermoduls
vorzusehen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung weist ein Halbleitermodul ein Halteelement zum festen
Halten eines Halbleiterlaserelements und ein fest in einem Gehäuse gehaltenes
Basiselement auf. Das Halbleitermodul weist ferner ein an dem Gehäuse gebildetes
Loch zur Verbindung mit der Außenseite,
um einen Teil des Basiselements zur Außenseite des Gehäuses freizulegen,
sowie ein Wärmehaftelement,
welches Wärmeleitfähigkeit
besitzt und zwischen dem Halteelement und dem Basiselement angeordnet
ist, wobei das Wärmehaftelement
schmelzbar ist, wenn dem Basiselement durch das Loch eine Strahlung
bereitgestellt wird, auf.
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In dem Halbleitermodul gemäß der vorliegenden
Erfindung kann durch das Vorsehen des Lochs in dem Gehäuse, um
einen Teil des Basiselements zur Außenseite des Gehäuses freizulegen,
die Verbindung des Basiselements an dem Halteelement durch das Wärmehaftelement
sofort und zuverlässig durch
Strahlung von der Außenseite
des Gehäuses erzielt
werden.
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Ferner kann in dem Halbleitermodul
gemäß der vorliegenden
Erfindung, da das Halbleiterlaserelement, das Halteelement, das
Haftelement und das Basiselement einen thermischen Pfad aufbauen,
der Wärmeleitfähigkeit
besitzt, die Wärme,
welche erzeugt wird, wenn das Halbleiterlaserelement einen Laserstrahl
aussendet, sofort auf das Basiselement übertragen werden. Demgemäß sammelt
sich die Wärme
nicht in dem Halbleiterlaserelement und die Funktion des Halbleiterlaserelements
wird stabil. Deshalb wird die Lebensdauer des Halbleiterlaserelements
nicht verkürzt.
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Vorzugsweise besitzt das Basiselement
eine größere Wärmeleitfähigkeit
als jene des Gehäuses, sodass
die Wärme,
welche erzeugt wird, wenn das Halbleiterlaserelement einen Laserstrahl
aussendet, zu dem zu dem diesbezüglichen
thermischen Pfand gehörenden
Basiselement übertragen
wird, und anschließend
die Wärme
effizient von dem freigelegten Teil des Basiselements ohne Ausbreitung
in das Gehäuse
nach außen
abgestrahlt wird. Demgemäß sammelt
sich die Wärme
nicht in dem Halbleiterlaserelement und die Funktion des Halbleiterlaserelements
wird stabil. Deshalb wird die Lebensdauer des Halbleiterlaserelements
nicht verkürzt.
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Vorzugsweise ist das Loch bezüglich des
Basiselements dem Halterelement abgewandt angeordnet.
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In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung weist das Halbleitermodul mehrere Sätze auf, die jeweils das Halteelement,
das Basiselement, das Loch und das Wärmehaftelement in dem Gehäuse aufweisen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung weist in einem Montageverfahren eines Halbleiterlaserelements
eines Halbleitermoduls zum Montieren des Halbleiterelements an einer
optischen Position, wo eine vorgegebene optische Einstellung bezüglich eines
durch optische Komponenten, die in einem Gehäuse des Halbleitermoduls angeordnet
sind, gebildeten optischen Systems ausgeführt worden ist, das Montageverfahren
die Schritte des Bereitstellens eines Halteelements zum festen Halten
eines Halbleiterlaserelements; des Bereitstellens eines fest in
einem Gehäuse
gehaltenen Basiselements; des Bereitstellens eines schmelzbaren
Wärmehaftelements,
welches Wärmeleitfähigkeit
besitzt und zwischen dem Halteelement und dem Basiselement angeordnet
ist; des Positionierens des Basiselements derart, dass das Halbleiterlaserelement
an der optischen Position platziert ist; und des Erwärmens des
Basiselements durch durch ein an dem Gehäuse gebildetes Loch, um einen
Teil des Basiselements zur Außenseite
des Gehäuses
freizulegen, vorgesehene Strahlung auf.
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Gemäß diesem Montageverfahren der
vorliegenden Erfindung kann durch Vorsehen eines Lochs in dem Gehäuse, um
einen Teil des Basiselements zur Außenseite des Gehäuses freizulegen,
ein Verbinden des Basiselements an das Halteelement durch das Wärmehaftelement
sofort und zuverlässig durch
Strahlung von außerhalb
des Gehäuses
erzielt werden.
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Vorzugsweise besitzt das Basiselement
eine größere Wärmeleitfähigkeit
als jene des Gehäuses.
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Vorzugsweise ist das Loch bezüglich des
Basiselements dem Halteelement abgewandt angeordnet.
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In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung weist das Halbleitermodul mehrere Sätze mit jeweils dem Halteelement,
dem Basiselement, dem Loch und dem Wärmehaftelement in dem Gehäuse auf.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines optischen Pfades einer optischen
Aufnahmevorrichtung P1, welche ein Halbleitermodul M1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet;
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2 zeigt
ein Halbleiterlaserelement, welches durch einen Abstandhalter fest
gehalten ist;
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3A bis 3C zeigen aufeinander folgende Schritte
eines Verfahrens, in welchem das Halbleiterlaserelement an einer
vorgegebenen optischen Position in einem Gehäuse des Halbleitermoduls M1
unter Verwendung eines Montagesteuergeräts montiert wird;
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4 zeigt
ein weiteres Beispiel des Gehäuses
in der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine schematische Darstellung eines optischen Pfades einer optischen
Aufnahmevorrichtung P2, welche ein Halbleitermodul M2 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet;
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6 zeigt
das Halbleiterlaserelement, welches fest durch den Abstandhalter
gehalten ist;
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7A bis 7C zeigen aufeinander folgende Schritte
eines Verfahrens, bei welchem ein Halbleiterlaserelement und ein
weiteres Halbleiterlaserelement an vorgegebenen optischen Positionen
in einem Gehäuse
des Halbleitermoduls M2 unter Verwendung eines Montagesteuergeräts montiert
werden; und
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8A bis 8C zeigen aufeinander folgende Schritte
(anschließend
an den Schritt von 7C)
eines Verfahrens, in welchem ein Halbleiterlaserelement und ein
weiteres Halbleiterlaserelement an vorgegebenen optischen Positionen
in einem Gehäuse des
Halbleitermoduls M2 unter Verwendung eines Montagesteuergeräts montiert
werden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die anhängenden
Zeichnungen beschrieben. 1 ist
eine schematische Darstellung eines optischen Pfades einer optischen
Aufnahmevorrichtung P1, welche ein Halbleitermodul M1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet. Die optische Aufnahmevorrichtung
P1 ist eine Aufnahmevorrichtung, welche auf einer CD aufgezeichnete
Informationen lesen kann, und optische Komponenten, welche das Halbleitermodul
M1, eine Kollimatorlinse, einen Spiegel und eine Objektivlinse aufweisen,
sind an vorgegebenen optischen Positionen eines Hauptkörpers angeordnet.
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Wie in 1 dargestellt,
enthält
das Halbleitermodul M1 ein Halbleiterlaserelement 2, welches einen
Laserstrahl mit einer Wellenlänge
von 780 nm zum Lesen der CD aussendet, ein Gitterelement, ein Prisma
und einen IC (OEIC) für
die photoelektrische Umwandlung, der als Lichtempfangselement dient, die
jeweils an vorgegebenen optischen Positionen in einem Gehäuse 1 des
Halbleitermoduls M1 angeordnet sind. Das Halbleitermodul M1 ist
an einer vorgegebenen optischen Position der optischen Aufnahmevorrichtung
P1 angeordnet, wodurch er einen Teil des optischen Systems der optischen
Aufnahmevorrichtung P1 ausmacht.
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Wie in 1 dargestellt,
läuft in
der optischen Aufnahmevorrichtung P1, welche das Halbleitermodul
M1 verwendet, ein von dem Halbleiterlaserelement 2 ausgesendeter
Laserstrahl durch das Gitterelement, wird dann durch das Prisma
reflektiert, läuft
dann durch die Kollimatorlinse, wird dann durch den Spiegel reflektiert,
läuft dann
durch die Objektivlinse und trifft auf die Informationsaufzeichnungsfläche der
optischen Disk. Der durch die optische Disk reflektierte Laserstrahl
läuft entlang
des gleichen optischen Pfades durch das Prisma zurück und wird
in den OEIC eingegeben.
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Das Halbleiterlaserelement 2 ist
mittels eines Haftelements (Lot in diesem Ausführungsbeispiel), welches Wärmeleitfähigkeit
besitzt, an einem Abstandhalter 3 befestigt. Der Abstandhalter 3 ist
an einem Substrat 4 befestigt, das als Basiselement dient, welches
an einer vorgegebenen Position des Gehäuses 1 des Halbleitermoduls
M1 befestigt ist, und dadurch ist der Abstandhalter 3 an
einer vorgegebenen optischen Position bezüglich der anderen optischen Komponenten
des Halbleitermoduls M1 angeordnet.
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2 zeigt
das an dem Abstandhalter 3 befestigte Halbleiterlaserelement 2.
Das Halbleiterlaserelement 2 ist aus einem Laserchip 2a,
einer positiven Elektrode 2b, einer negativen Elektrode 2c und einem
Unterbau 2d aufgebaut. Der Unterbau 2d ist auf
dem Abstandhalter 3 befestigt. Der Laserchip 2a ist
auf dem Unterbau 2d befestigt. Die positive Elektrode 2b ist
auf der Seite der Oberfläche
des Unterbaus 2d, d.h. auf der Seite der Oberfläche, auf
welcher der Laserchip 2a befestigt ist, montiert. Die negative
Elektrode 2c ist auf der Rückseite des Unterbaus 2d angeordnet.
Die Seite der negativen Elektrode 2c ist an dem Abstandhalter 3 befestigt.
Die Elektroden sind mit einer in dem Gehäuse 1 montierten elektrischen
Schaltung (nicht dargestellt) verbunden und durch die durch die
elektrische Schaltung zugeführte
elektrische Eingabe emittiert das Halbleiterlaserelement 2 einen
Laserstrahl auf das Gitterelement in dem Gehäuse 1.
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Der Abstandhalter 3 ist
ein Halteelement zum Bewegen des Halbleiterlaserelements 2,
wobei er dieses richtig hält,
wenn ein Montagesteuergerät des
Halbleitermoduls das Halbleiterlaserelement 2 an einer
vorgegebenen optischen Position des Gehäuses 1 durch ein Verfahren,
das unten beschrieben wird, anordnet. Der Abstandhalter 3 besteht
aus einem Material, welches Wärmeleitfähigkeit
besitzt, wie beispielsweise Kupfer- oder Aluminiumnitrid.
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Der Abstandhalter 3 ist
erforderlich, um Wärme,
die in dem Körper
des Halbleiterlaserelements 2 erzeugt wird, schnell auf
das Substrat 4 zu übertragen,
wenn das Halbleiterlaserelement 2 einen Laserstrahl aussendet.
Vorzugsweise ist der Abstandhalter 3 aus einem Material
mit einem kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten
gebildet, sodass die optische Achse des von dem Halbleiterlaserelement 2 ausgesendeten
Laserstrahls nicht abweicht.
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Deshalb ist in diesem Ausführungsbeispiel der
Abstandhalter 3 aus Kupfer gebildet, welches leitfähig ist
und zur Verwendung mit Lot kompatibel ist. Die Oberseite des Abstandhalters 3 wird
mit der negativen Elektrode 2c des Halbleiterlaserelements 2 verlötet, um
so mit dem Halbleiterlaserelement 2 eng und fest verbunden
zu werden, und wird elektrisch mit der negativen Elektrode 2c des
Halbleiterlaserelements 2 verbunden. Zusätzlich ist
die Unterseite des Abstandhalters 3 an dem Substrat 4,
welches als Basiselement dient, mit einem Wärmehaftelement befestigt, welches
Wärmeleitfähigkeit
besitzt. In diesem Ausführungsbeispiel
wird Lot als Haftelement verwendet.
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Das Substrat 4 ist ein Material,
welches Wärmeleitfähigkeit
besitzt, und ist aus einem Material gebildet, welches den Abstandhalter 3 mittels
eines Wärmehaftelements
(Lot in diesem Ausführungsbeispiel)
befestigen kann. Insbesondere ist das Substrat 4 in diesem
Ausführungsbeispiel
aus einer Kupferplatte mit einer Dicke von etwa 0,4 mm ausgebildet, sodass
die von dem Abstandhalter 3 geleitete Wärme des Halbleiterlaserelements 2 effizient
zur Außenseite
des Gehäuse 1 abgestrahlt
werden kann.
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Das Gehäuse 1 ist aus einem
Material mit einer Wärmeleitfähigkeit
niedriger als jene des Substrats 4 gebildet. Hierbei wird
das Gehäuse 1 durch Durchführen einer
Einspritzformung des Substrats 4 unter Verwendung von Pressharz
integral mit dem Substrat 4 gebildet, um so das Substrat 4 fest
zu halten. Zusätzlich
wird das Gehäuse 1 so
geformt, dass es wenigstens einen Teil des Substrats 4 zur
Außenseite
des Gehäuses 1 freigelegt
lässt.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird ein Teil der Rückseite
der Oberfläche
des Substrats 4, wo der Abstandhalter 3 mit Lot
befestigt ist, zur Außenseite
des Gehäuses 1 freigelegt.
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Deshalb ist es möglich, da ein thermischer Pfad
mit Wärmeleitfähigkeit
aus dem Halbleiterlaserelement 2, dem Abstandhalter 3,
dem den Abstandhalter 3 mit dem Substrat 4 verbindende
Lot sowie dem Substrat 4 eingerichtet ist, die erzeugte
Wärme schnell
abzuleiten, wenn das Halbleiterlaserelement 2 einen Laserstrahl
zu dem Substrat 4 aussendet und sie von dem Teil des Substrats 4 abzustrahlen,
das zur Außenseite
des Gehäuses 1 freigelegt ist.
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In dem Halbleitermodul M1 dieses
Ausführungsbeispiels
wird das Halbleiterlaserelement 2 an einer vorgegebenen
optischen Position in dem Gehäuse 1 durch
Verlöten
des Abstandhalters 3, der im Voraus fest das Halbleiterlaserelement 2 hält, mit dem
an dem Gehäuse 1 befestigten
Substrat 4 montiert.
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Wenn der Abstandhalter 3 mit
dem Substrat 4 verlötet
wird, wird der Abstandhalter 3 an dem Substrat 4 in
einem Zustand befestigt, in welchem das Halbleiterlaserelement 2 bezüglich der
durch weitere in dem Gehäuse 1 montierte
optische Komponenten gebildeten optischen Systeme keine Abweichung von
der optischen Achse des Laserstrahls besitzt und an einer vorgegebenen
optischen Position angeordnet ist, welche für die axiale Richtung des Laserstrahls
richtig ist. Als Ergebnis wird das Halbleiterlaserelement 2 in
dem Gehäuse 1 in
einem Zustand montiert, in welchem die axiale Einstellung des Laserstrahls
oder die Positionseinstellung dessen axialer Richtung bezüglich der
durch die anderen in dem Halbleitermodul M1 montierten optischen
Komponenten gebildeten optischen Systeme gemacht worden ist.
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Als nächstes wird eine Beschreibung
eines Montageverfahrens des Halbleiterlaserelements 2 an einer
vorgegebenen optischen Position in dem Gehäuse 1 des Halbleitermoduls
M1 unter Bezugnahme auf 3A bis 3C gegeben.
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Das Halbleiterlaserelement 2 wird
in dem Gehäuse 1 unter
Verwendung des Montagesteuergeräts
des Halbleitermoduls montiert. Das Montagesteuergerät hat eine
Stufe zum Anordnen und Befestigen des Gehäuses 1 an einer vorgegebenen
Position und Arme 5 zum lösbaren Halten des Abstandhalters 3,
an welchem das Halbleiterlaserelement 2 befestigt ist.
Das Montagesteuergerät
kann eine Raumkoordinate (x, y, z) speichern, an welcher die den
Abstandhalter 3 haltenden Arme 5 entsprechend
Befehlen sitzen, und kann sich zu jeder Position in den drei axialen
Richtungen von (x, y, z) bewegen. In dem Montagesteuergerät sind die
Kollimatorlinse, der Spiegel, die Objektivlinse und die CD, die
in 1 gezeigt sind, fest
an ihren vorgegebenen Positionen angeordnet, sodass der optischen
Pfad des gleichen optischen Systems wie die in 1 dargestellte optische Aufnahmevorrichtung
P1 gebildet wird, wenn das Gehäuse 1 des
kompletten Halbleitermoduls M1 an der vorgegebenen Position der
Stufe angeordnet wird.
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3A bis 3C zeigen die aufeinander
folgenden Schritte (in der Reihenfolge der 3A bis 3C)
des Montageverfahrens des Halbleiterlaserelements 2 an
einer vorgegebenen optischen Position in dem Gehäuse 1 des Halbleitermoduls
M1 unter Verwendung des Montagesteuergeräts.
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Zuerst wird als Vorstufe vor den
Schritten von 3A (siehe 2) die Rückseite des Halbleiterlaserelements 2 (d.h.
die Seite der negativen Elektrode 2c) im Voraus an dem
Abstandhalter 3 mit einem Verbindungsmaterial befestigt,
welches Wärmeleitfähigkeit
besitzt. In diesem Ausführungsbeispiel wird
die Seite der negativen Elektrode 2c des Halbleiterlaserelements 2 an
dem Abstandhalter 3 befestigt und elektrisch mit diesem
verbunden. Da es für das
Verbindungsmaterial wünschenswert
ist, Leitfähigkeit
zu besitzen, wird deshalb hierbei Lot verwendet.
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Die weiteren in 1 dargestellten optischen Komponenten,
wie beispielsweise das Gitterelement, das Prisma, der OEIC, welche
Bauelemente des Halbleitermoduls M1 sind, werden an vorgegeben optischen
Positionen in dem Gehäuse 1,
in welchem das Substrat 4 dem Einspritzformen unterzogen
worden ist, montiert.
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Anschließend wird das Gehäuse 1,
in welchem die optischen Komponenten montiert sind, an der Stufe
des Montagesteuergeräts
des Halbleitermoduls befestigt, und dann wird der Abstandhalter 3, an
welchem das Halbleiterlaserelement 2 befestigt ist, durch
die Arme 5 des Montagesteuergeräts gehalten.
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Die Arme 5, die hier aus
einem leitfähigem Material
gemacht sind, halten den Abstandhalter 3 und werden dadurch
mit dem Abstandhalter 3 leitend. Da der Abstandhalter 3 elektrisch
mit der negativen Elektrode 2c des durch den Abstandhalter 3 befestigten
Halbleiterlaserelements 2 elektrisch verbunden ist, wie
oben erwähnt,
werden die Arme 5 mit der negativen Elektrode 2c des
Halbleiterlaserelements 2 leitend, wenn die Arme 5 den
Abstandhalter 3 halten. Zusätzlich ist, wenn die Arme 5 den
Abstandhalter 3 halten, ein Kontaktfinger (nicht dargestellt)
des Montagesteuergeräts
elektrisch mit der positiven Elektrode 2b des Halbleiterlaserelements 2 verbunden.
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Anschließend bewegt das Montagesteuergerät die Arme 5 räumlich und
geeignet und dadurch wird, wie in 3A dargestellt,
der Abstandhalter 3, an welchem das Halbleiterlaserelement 2 befestigt ist,
direkt über
das Substrat 4 bewegt, welches an dem Gehäuse 1 befestigt
ist und an welchem der Abstandhalter 3 zu montieren ist.
Anschließend
wird die elektrische Eingabe dem Halbleiterlaserelement 2 durch
die Arme 5 und den Kontaktfinger, welche elektrisch mit
den jeweiligen Elektroden des Halbleiterlaserelements 2 verbunden
sind, zugeführt
und ein Laserstrahl wird von dem Halbleiterlaserelement 2 zu dem
Gitterelement ausgesendet.
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Anschließend werden die Arme 5 während des
Haltens des Abstandhalters 3 räumlich und geeignet bewegt
und die Position des Halbleiterlaserelements 2 wird eingestellt,
um den Laserstrahl von dem Halbleiterlaserelement 2 geeignet
auf das durch die anderen optischen Komponenten in dem Gehäuse 1 gebildete
vorgegebene optische System treffen zu lassen.
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Die Positionierung wird basieren
auf der Ausgabe des empfangenen Lichts des OEIC, welche erzielt
wird, wenn der von dem Halbleiterlaserelement 2 ausgesendete
Laserstrahl auf das durch die optischen Komponenten in dem Gehäuse 1 und
die Kollimatorlinse, den Spiegel, die Objektivlinse, usw., die an
den vorgegebenen Positionen des Montagesteuergeräts angeordnet sind, gebildete
optische System trifft, und durch den OEIC in dem Gehäuse 1 empfangen
wird, ausgeführt.
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Demgemäß wird das an dem Abstandhalter 3 befestigte
Halbleiterlaserelement 2 an einer vorgegebenen optischen
Position angeordnet, welche keine Abweichung der optischen Achse
bezüglich
des vorgenannten vorgegebenen optischen Systems aufweist und für die Laufrichtung
des Laserstrahls geeignet ist. 3A zeigt
diesen Zustand. Als Ergebnis ist der Abstandhalter 3 etwas
von dem Substrat 4 entfernt angeordnet.
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Anschließend wird die Position der
Arme 5, wenn der Halbleiterlaser 2 an der vorgegebenen
optischen Position angeordnet ist, aus den aktuellen Raumkoordinaten
(x, y, z) berechnet, und das Ergebnis in einem Speicherabschnitt
des Montagesteuergeräts
gespeichert. So wird die Positionierung des Halbleiterlaserelements 2 durchgeführt.
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Anschließend werden die den Abstandhalter 3 haltenden
Arme 5 vorübergehend
angehoben, um den Abstandhalter 3 von dem Substrat 4 weg
zu bewegen und der Abstandhalter 3 wird fortlaufend durch
die Arme 5 gehalten.
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Anschließend wird eine vorgegebene
Menge Lot auf dem Substrat 4 platziert und, wie in 3B dargestellt, ein Teil
des Substrats 4, welcher zur Außenseite des Gehäuses 1 freiliegt,
wird lokal zum Beispiel mit einem konzentrierten Strahl unter Verwendung
einer Xenonlampe erwärmt,
um so das Lot auf dem Substrat 4 schnell zu schmelzen.
Als Ergebnis wird das Substrat 4 vorverlötet.
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Da hierbei das Substrat 4 aus
Kupfer eine größere Wärmeleitfähigkeit
als das Gehäuse 1 aus Pressharz
aufweist und etwa 0,4 mm dick ist, wird der Teil des Substrats 4,
welcher zu Außenseite
des Gehäuses 1 freiliegt
schnell erwärmt.
Da das Gehäuse aus
einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit
niedriger als jene des Substrats 4 gemacht ist, verteilt sich
die auf das Substrat 4 durch den konzentrierten Strahl
ausgeübte
Wärme außerdem nicht
in das Gehäuse 1 und
wird deshalb effizient auf das auf dem Substrat 4 platzierte
Lot übertragen.
Als Ergebnis kann das Lot auf dem Substrat 4 sofort und
unfehlbar geschmolzen werden.
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Die gepunktete Linie in 3B gibt die Raumposition
des Halbleiterlaserelements 2, welches der Positionierung
an der vorgegebenen optischen Position in 3A unterzogen worden ist, und die Raumposition
des Abstandhalters 3, welcher das Halbleiterlaserelement 2 fixiert,
an.
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Anschließend werden die Arme 5 zu
der Raumkoordinate (x, y, z) bewegt, welche in dem Speicherabschnitt
gespeichert worden ist, wie in 3C dargestellt,
und der Abstandhalter 3 wird mit dem Substrat 4 mit
dem schmelzenden Lot in einem Zustand verbunden, in dem das an dem
Abstandhalter 3, welchen die Arme 5 halten, befestigte
Halbleiterlaserelement 2 an einer vorgegebenen optischen Position
angeordnet ist. Anschließend
wird die Erwärmung
durch den konzentrierten Strahl gestoppt, um das Lot zu kühlen, wodurch
der Abstandhalter 3 an dem Substrat 4 befestigt
wird. In dieser Situation halten die Arme 5 den Abstandhalter 3 an
der vorgegebenen Position wenigstens bis der Abstandhalter 3 vollständig an
dem Substrat 4 befestigt ist.
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Es ist zu beachten, dass das auf
dem Substrat 4 platzierte Lot in einer Menge erforderlich
ist, die groß genug
ist, um einen Spalt zwischen dem Abstandhalter 3, welcher
das in der vorgegebenen optischen Position angeordnete Halbleiterlaserelement 2 fixiert,
und dem Substrat 4 zu schließen.
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Das Lot, welches durch die Erwärmung geschmolzen
ist, wird durch das Substrat 4 zu dem Umfang des Abstandhalters 3 gedrückt. Jedoch
wird, wie in 3C dargestellt,
der Strom des Lots durch die Seitenwand des Lochs des Gehäuses 1 ohne
unvorsichtige Verlängerung
beim Löten
blockiert. Deshalb wird der Abstandhalter 3 zuverlässig mit
dem Substrat 4 verlötet.
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Gemäß dem obigen Verfahren kann
das Halbleiterlaserelement 2 sofort und zuverlässig an der
vorgegebenen optischen Position montiert werden, wo die Einstellung
der optischen Achse des Laserstrahls oder die Positionseinstellung
der Richtung der optischen Achse bezüglich des durch die anderen
in dem Gehäuse 1 des
Halbleitermoduls M1 angeordneten optischen Komponenten gebildeten
optischen Systems ausgeführt
worden ist.
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In dem obigen ersten Ausführungsbeispiel verwendet
das Gehäuse 1 ein
Pressharz mit einer Wärmeleitfähigkeit
geringer als jene des Substrats 4, und es ist durch das
Einspritzformen des Substrat 4 integral mit dem Substrat 4 ausgebildet,
um so das Substrat 4 zu fixieren. Jedoch kann statt dessen
ein Substrat 6 an einem Gehäuse 7, welches ein
mit der Außenseite
in Verbindung stehendes Loch besitzt, befestigt werden, wie in 4 dargestellt, in der ein weiteres
Beispiel des Gehäuses
dargestellt ist.
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4 zeigt
ein weiteres Beispiel des Gehäuses
in der vorliegenden Erfindung. In 4 besteht das
Substrat 6 aus Kupfer, wie das vorherige Substrat 4.
In diesem Beispiel besteht das Gehäuse 7 aus einem Material,
welches eine viel geringere Wärmeleitfähigkeit
als das Kupfersubstrat 6 besitzt, d.h. es ist aus Keramik
mit einer extrem niedrigen Wärmeleitfähigkeit
gemacht. Das Substrat 6 ist an dem Gehäuse 7 durch Silberlöten an einem
in dem Gehäuse 7 ausgebildeten
Montageloch befestigt, und ein Teil des Substrats 6 ist
von dem Loch zur Außenseite
des Gehäuses 7 freigelegt.
Das Gehäuse 7 ist
durch Beschichten der Oberfläche
der Keramik mit Aluminiumoxid gebildet, um so das Substrat 6 einem
Silberlöten unterziehen
zu können.
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Das Verfahren der Verbindung des
Abstandhalters 3 mit dem durch das Gehäuse 7 befestigten Substrat 6 mit
dem Lot ist das Gleiche wie das Verbindungsverfahren des Abstandhalters 3 mit
dem durch das obige Gehäuse 1 befestigten
Substrat 4 mit Lot, und auf eine Beschreibung dessen Einzelheiten
wird verzichtet, um die Wiederholung zu vermeiden.
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In dem obigen Ausführungsbeispiel
wurde eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, bei welchem ein
Halbleiterlaserelement 2 an der vorgegebenen optischen
Position in dem Gehäuse
des Halbleitermoduls montiert ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch
nicht hierauf beschränkt.
Auch in einem Halbleitermodul, welches mehrere Lichtquellen (Halbleiterlaser)
aufweist, ist es möglich,
jeden Halbleiterlaser sofort und zuverlässig gemäß dem gleichen Verfahren zu
montieren. Ein solches Beispiel wird nachfolgend gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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5 ist
eine schematische Darstellung eines optischen Pfades einer optischen
Aufnahmevorrichtung P2, welche ein Halbleitermodul M2 in dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet. Die optische Aufnahmevorrichtung P2
ist eine Aufnahmevorrichtung mit zwei Lichtquellen, welche auf einer
CD und einer DVD aufgezeichnete Informationen lesen kann, wobei
sie zwischen diesen wechselt, und sie enthält ein Halbleiterlaserelement 2,
welches einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 780 nm aussendet, um
die CD zu lesen, sowie ein Halbleiterlaserelement 8, welches
einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 650 nm aussendet, um
die DVD zu lesen. Wie in 5 dargestellt,
enthält
das Halbleiter modul M2 das Halbleiterlaserelement 2, das
Halbleiterlaserelement 8, ein Gitterelement, ein Prisma
und einen IC (OEIC) zum photoelektrischen Austausch, der als Lichtempfangselement
dient, welche jeweils an einer vorgegebenen optischen Position in
einem Gehäuse 9 des
Halbleitermoduls M2 angeordnet sind.
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Um in der optischen Aufnahmevorrichtung P2
die aufgezeichneten Informationen der CD zu lesen, läuft der
von dem Halbleiterlaserelement 2 ausgesendete Laserstrahl
durch das Gitterelement, läuft dann
durch die Hauptfläche
des Prismas, wird dann durch die Rückseite des Prismas reflektiert,
läuft dann
wieder durch die Hauptfläche
des Prismas, läuft dann
durch eine Kollimatorlinse zu dem Spiegel und wird durch eine Objektivlinse
auf die Informationsaufzeichnungsfläche der CD projiziert. Der
von der CD reflektierte Laserstrahl läuft entlang des gleichen Pfades
zurück,
läuft dann
durch das Prisma und wird dem OEIC eingegeben.
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Um in der optischen Aufnahmevorrichtung P2
andererseits die aufgezeichneten Informationen der DVD zu lesen,
wird der von dem Halbleiterlaserelement 8 ausgesendete
Laserstrahl zuerst durch die Hauptfläche des Prismas reflektiert,
läuft dann
durch die Kollimatorlinse zu dem Spiegel und wird durch die Objektivlinse
auf die Informationsaufzeichnungsfläche der DVD projiziert. Der
von der DVD reflektierte Laserstrahl läuft entlang des gleichen Pfades,
läuft dann
durch das Prisma und wird dem OEIC eingegeben.
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Wie bei dem obigen Halbleitermodul
M1 ist das Halbleiterlaserelement 2 mittels eines Verbindungselements,
welches Wärmeleitfähigkeit
besitzt, an dem Abstandhalter 3 befestigt. Andererseits
ist das Halbleiterlaserelement 8 mittels eines Verbindungselements,
welches Wärmeleitfähigkeit
besitzt, an einem Abstandhalter 10 befestigt, der als Halteelement
mit Wärmeleitfähigkeit
dient. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
wird ein Lot als Verbindungselement verwendet. Das Halbleiterlaserelement 2 und
das Halbleiterlaserelement 8 werden durch Verbinden jedes
die Laserelemente 2 und 8 haltenden Abstandhalters
an vorgegebenen Positionen eines Gehäuses 9 des Halbleitermoduls
M2 an jedes von zwei Substraten 6, welche als Basiselemente
dienen, mit einem Lot, das ein Wärmehaftelement
ist und für
jeden Abstandhalter eine unabhängige
Wärmeleitfähigkeit
besitzt, befestigt. Demgemäß werden
die Halbleiterlaserelemente 2 und 8 an vorgegebenen
optischen Positionen bezüglich
der anderen optischen Komponenten des Halbleitermoduls M2 angeordnet.
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Eine positive Elektrode 2b und
eine negative Elektrode 2c werden mit einer in dem Gehäuse 9 angeordneten
elektrischen Schaltung (nicht dargestellt) verbunden und das Halbleiterlaserelement 2 sendet einen
Laserstrahl zu dem Gitterelement in dem Gehäuse 9 entsprechend
der elektrischen Eingabe von der elektrischen Schaltung aus.
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6 zeigt
das an dem Abstandhalter 10 befestigte Halbleiterlaserelement 8.
Das Halbleiterlaserelement 8 besteht aus einem Laserchip 8a,
einer positiven Elektrode 8b, einer negativen Elektrode 8c und
einem Unterbau 8d. Der Unterbau 8d ist an dem Abstandhalter 10 befestigt.
Der Laserchip 8a ist an dem Unterbau 8d befestigt.
Die negative Elektrode 8c ist auf der Oberseite des Unterbaus 8d,
d.h. auf der Seite der Oberfläche,
auf welcher der Laserchip 8a befestigt ist, angeordnet
und die positive Elektrode 8b ist auf der Rückseite
des Unterbaus 8d angeordnet. Die Seite der positiven Elektrode 8b ist
an dem als Halteelement dienenden Abstandhalter 10 angelötet und
befestigt. Hierbei besteht der Abstandhalter 10 aus Aluminiumnitrid,
welches Wärmeleitfähigkeit
besitzt.
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Die positive Elektrode 8b und
die negative Elektrode 8c werden mit einer in dem Gehäuse 9 angeordneten
elektrischen Schaltung (nicht dargestellt) verbunden, und das Halbleiterlaserelement 8 sendet einen
Laserstrahl zu dem Gitterelement in dem Gehäuse 9 entsprechend
der von der elektrischen Schaltung zugeführten elektrischen Eingabe
aus.
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Wie das Gehäuse 7 besteht das
Gehäuse 9 aus
einer Keramik, welche eine deutlich geringere Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu dem
Kupfersubstrat 6 besitzt. Die zwei Substrate 6 werden
einem Silberlöten
an zwei Montagelöchern
unterzogen, welche jeweils an zwei vorgegebenen Positionen in dem Gehäuse 9 ausgebildet
sind, und an dem Gehäuse 9 befestigt.
Außerdem
liegt ein Teil jedes Substrats 6 jedes Montagelochs zur
Außenseite
des Gehäuses 7 frei.
Wie das Gehäuse 7 wird
das Gehäuse 9 durch Beschichten
der Oberfläche
der Keramik mit Aluminiumoxid gebildet, um so das Substrat 6 dem
Silberlöten
unterziehen zu können.
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Es wird nun eine Beschreibung eines
Montageverfahrens der Halbleiterlaserelemente 2 und 8 an vorgegebenen
optischen Positionen in dem Gehäuse 9 des
Halbleiter moduls M2 Bezug nehmend auf 7 und 8 gegeben. In diesem Ausführungsbeispiel
wird zuerst das Halbleiterlaserelement 2 auf eines der
zwei Substrate 6, welches das Gehäuse 9 hält, montiert
und dann wird das Halbleiterlaserelement 8 auf das andere
Substrat 6 montiert. Bei diesem Verfahren wird das Montagesteuergerät des Halbleitermoduls
wie in dem Beispiel, bei welchem das Halbleiterlaserelement 2 in
dem ersten Ausführungsbeispiel
in dem Gehäuse 1 montiert
wird, verwendet.
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7A bis 8C zeigen die aufeinander folgenden
Schritte des Montageverfahrens der Halbleiterlaserelemente 2 und 8 an
vorgegebenen optischen Positionen in dem Gehäuse 9 des Halbleitermoduls
M2 unter Verwendung des Montagesteuergeräts. Die Schritte schreiten
in der Reihenfolge der 7A bis 7C fort und die dem Schritt
von 7C folgenden Schritte
sind in 8A bis 8C in dieser Reihenfolge
gezeigt.
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Vor den Schritten von 7A bis 8C wird als Vorschritt zuerst die Rückseite
des Halbleiterlaserelements 2 (d.h. die Seite der negativen
Elektrode 2c) mittels eines Haftmaterials, welches Wärmeleitfähigkeit
besitzt, an dem Abstandhalter 3 befestigt und die Rückseite
des Halbleiterlaserelements 8 (d.h. die Seite der positiven
Elektrode 8b) wird an dem Abstandhalter 10 befestigt.
In diesem Ausführungsbeispiel
werden die Seite der negativen Elektrode 2c des Halbleiterlaserelements 2 und
die Seite der positiven Elektrode 8b des Halbleiterlaserelements 8 so
befestigt, dass sie mit dem Abstandhalter 3 bzw. dem Abstandhalter 10 elektrisch
verbunden sind. Da es für
das Haftmaterial wünschenswert
ist, Leitfähigkeit
zu besitzen, wird deshalb hier Lot verwendet.
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Die weiteren optischen Komponenten,
wie beispielsweise das Gitterelement, das Prisma und der OEIC, welche
die Baukomponenten des in 5 dargestellten
Halbleitermoduls M2 sind, werden an vorgegebenen optischen Positionen
in dem Gehäuse 9 angeordnet,
in welchem die zwei Substrate 6 jeweils an einer vorgegebenen
Position in dem Gehäuse 9 fixiert
sind.
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Anschließend wird das Gehäuse 9,
in welchem die optischen Komponenten montiert sind, an der Stufe
des Montagesteuergeräts
des Halbleitermoduls befestigt, und dann wird der Abstandhalter 3, an
welchem das Halbleiterlaserelement 2 befestigt ist, durch
die Arme 5 gehalten.
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Anschließend bewegt das Montagesteuergerät wie in
dem Schritt von 3A die
Arme 5 räumlich
und geeignet, um so den Abstandhalter 3, welcher das Halbleiterlaserelement 2 fixiert, über das Substrat 6,
auf welchem der Abstandhalter 3 montiert wird, zu bewegen.
Anschließend
wird dem Halbleiterlaserelement 2 durch die Arme 5 und
den Kontaktfinger, welche elektrisch mit dem Halbleiterlaserelement 2 verbunden
sind, ein elektrisches Eingangssignal zugeführt, und ein Laserstrahl wird
von dem Halbleiterlaserelement 2 ausgesendet. In diesem Beispiel
ist der Arm 5 mit der Seite der negativen Elektrode 2c des
Halbleiterlaserelements 2 verbunden und der Kontaktfinger
ist mit der Seite der positiven Elektrode 2b des Halbleiterlaserelements 2 verbunden.
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Als nächstes wird eine Positionierung
derart durchgeführt,
dass ein von dem Halbleiterlaserelement 2 ausgesendeter
Laserstrahl richtig auf das durch die anderen optischen Komponenten
in dem Gehäuse 9 gebildete
vorgegebene optische System fällt,
während
die den Abstandhalter 3 haltenden Arme 5 räumlich und
geeignet bewegt werden. Hierdurch wird das an dem Abstandhalter 3 befestigte Halbleiterlaserelement 2 an
einer vorgegebenen optischen Position angeordnet, wo das Halbleiterlaserelement 2 keine
Abweichung der optischen Achse bezüglich des obigen vorgegebenen
optischen Systems besitzt und das Element 2 für die Laufrichtung des
Laserstrahls richtig ist. 7A zeigt
diesen Zustand. Der Abstandhalter 3 ist etwas von dem Substrat 6 entfernt
angeordnet.
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Anschließend wird die Position der
Arme 5, wenn das Halbleiterlaserelement 2 an der
vorgegebenen optischen Position angeordnet ist, aus den aktuellen
Raumkoordinaten (x, y, z) berechnet und das Ergebnis in einem Speicherabschnitt
des Montagesteuergeräts
gespeichert. So wird die Positionierung des Halbleiterlaserelements 2 durchgeführt.
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Danach werden die den Abstandhalter 3 haltenden
Arme 5 vorübergehend
angehoben, um den Abstandhalter 3 von dem Substrat 6 weg
zu bewegen, und der Abstandhalter 3 wird fortlaufend durch die
Arme 5 gehalten.
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Anschließend wird eine vorgegebene
Menge Lot auf das Substrat 6 platziert und, wie in 7B dargestellt, ein Teil
des Substrats 6, welcher zu Außenseite des Gehäuses 9 freiliegt,
wird lokal zum Beispiel mit einem konzentriertem Strahl unter Verwendung
einer Xenonlampe erwärmt,
um so das Lot auf dem Substrat 6 schnell zu schmelzen.
Als Ergebnis wird das Substrat 6 zum Montieren des Abstandhalters 3,
an welchem das Halbleiterlaserelement 2 befestigt ist,
vorverlötet.
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Da hier das Substrat 6 aus
Kupfer eine viel größere Wärmeleitfähigkeit
als das Gehäuse 9 aus Keramik
besitzt, wird der Teil des Substrats 6, welcher zur Außenseite
des Gehäuses 9 freiliegt,
schnell durch Erhöhen
der Temperatur des konzentrierten Strahls erwärmt, selbst wenn das Substrat 6 dick
ist. Da außerdem
das Gehäuse 9 eine
viel niedrigere Wärmeleitfähigkeit
als das Substrat 6 besitzt, verteilt sich die auf das Substrat 6 durch
den konzentrierten Strahl ausgeübte
Wärme nicht
in das Gehäuse 9 und wird
deshalb effizient auf das auf dem Substrat 6 platzierte
Lot übertragen.
Als Ergebnis wird das Lot auf dem Substrat 6 immer sofort
geschmolzen. Die gepunktete Linie in 7B gibt
die Raumposition des Halbleiterlaserelements 2, welcher
der Positionierung an der vorgegebenen optischen Position in 7A unterzogen ist, und die
Raumposition des Abstandhalters 3, welcher das Halbleiterlaserelement 2 befestigt,
an.
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Danach werden die Arme 5 zu
der Raumkoordinate (x, y, z) bewegt, welche in dem Speicherabschnitt
gespeichert worden ist, wie in 7C dargestellt,
und der Abstandhalter 3 wird mit dem Substrat 6 mit
dem schmelzenden Lot in einem Zustand verbunden, in welchem das
an dem Abstandhalter 3, den die Arme 5 halten,
befestigte Halbleiterlaserelement 2 an einer vorgegebenen
optischen Position angeordnet ist. Danach wird das Erwärmen durch
den konzentrierten Strahl gestoppt, um das Lot zu kühlen, wodurch
der Abstandhalter 3 an dem Substrat 6 befestigt
wird. In dieser Situation halten die Arme 5 den Abstandhalter 3 an
der vorgegebenen Position zumindest bis der Abstandhalter 3 vollständig an
dem Substrat 6 befestigt ist.
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Es ist zu beachten, dass das auf
dem Substrat 6 platzierte Lot eine Menge aufweisen muss,
die groß genug
ist, um einen Spalt zwischen dem Abstandhalter 3, welcher
das an der vorgegebenen optischen Position angeordnete Halbleiterlaserelement 2 fixiert,
und dem Substrat 6 zu schließen.
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Das Lot, welches durch Erwärmen geschmolzen
ist, wird durch das Substrat 6 zu dem Umfang des Abstandhalters 3 gedrückt. Jedoch
wird, wie in 7C dargestellt,
der Strom des Lots durch die Seitenwand des Lochs des Gehäuse 9 ohne
unvorsichtige Verlängerung
beim Löten
blockiert. Deshalb wird der Abstandhalter 3 zuverlässig mit
dem Substrat 6 verlötet.
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Dadurch wird das an dem Abstandhalter 3 befestigte
Halbleiterlaserelement 2 an dem an der vorgegebenen Position
in dem Gehäuse 9 angeordneten
Substrat 6 befestigt und als Ergebnis wird das Halbleiterlaserelement 2 sofort
und zuverlässig
an einer vorgegebenen optischen Position in dem Gehäuse 9 montiert.
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Als nächstes wird der Abstandhalter 3,
an welchem das Halbleiterlaserelement 2 befestigt ist, an
dem Substrat 6 mit dem Lot befestigt, und die Arme 5 hören auf,
dem Abstandhalter 3 zu halten. Danach wird der Abstandhalter 10,
an welchem das Halbleiterlaserelement 8 befestigt ist,
durch die Arme 5 gehalten.
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Wie oben erwähnt, sind die Arme 5 aus
einem leitenden Material gemacht. Aber da der Abstandhalter 10 aus
Aluminiumnitrid gemacht ist, welches ein elektrisches Isoliermaterial
ist, fließt
ein elektrischer Strom nicht sowohl durch den Arm 5 als auch
den Abstandhalter 10, wenn die Arme 5 den Abstandhalter 10 halten.
Deshalb werden, wenn die Arme 5 den Abstandhalter 10 halten,
zwei Kontaktfinger (nicht dargestellt) des Montagesteuergeräts elektrisch
mit der positiven Elektrode 8b bzw. der negativen Elektrode 8c des
Halbleiterlaserelements 8 verbunden.
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Danach bewegt das Montagesteuergerät die Arme 5 räumlich und
geeignet, und dadurch wird, wie in 8A dargestellt,
der Abstandhalter 10, an welchem das Halbleiterlaserelement 8 befestigt
ist, direkt über
das Substrat 6 bewegt, welches an dem Gehäuse 9 befestigt
ist und an welchem der Abstandhalter 10 zu montieren ist.
Anschließend
wird dem Halbleiterlaserelement 8 durch die zwei Kontaktfinger,
welche elektrisch mit den jeweiligen Elektroden des Halbleiterlaserelements 8 verbunden
sind, das elektrische Eingangssignal zugeführt und ein Laserstrahl wird
von dem Halbleiterlaserelement 8 zu dem Prisma ausgesendet.
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Anschließend werden die Arme 5 räumlich und
geeignet bewegt, während
sie den Abstandhalter 10 halten, und die Position des Halbleiterlaserelements 8 wird
eingestellt, um den Laserstrahl von dem Halbleiterlaserelement 8 richtig
auf das durch die anderen optischen Komponenten in dem Gehäuse 9 gebildete
vorgegebene optische System treffen zu lassen.
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Diese Einstellung wird basierend
auf dem Ausgangssignal des empfangenen Lichts des OEIC ausgeführt, welches
man erhält,
wenn der von dem Halbleiterlaserelement 8 ausgesendete
Laserstrahl auf das durch die optischen Komponenten in dem Gehäuse 9 und
durch die Kollimatorlinse, den Spiegel, die Objektivlinse, usw.,
die an den vorgegebenen Positionen des Montagesteuergeräts angeordnet sind,
gebildete optische System trifft und durch den OEIC in dem Gehäuse 9 empfangen
wird. Demgemäß wird das
an dem Abstandhalter 10 befestigte Halbleiterlaserelement 8 an
einer vorgegebenen optischen Position angeordnet, welche keine Abweichung
bezüglich
des obigen vorgegebenen optischen Systems besitzt und für die Laufrichtung
des Laserstrahls geeignet ist. 8A zeigt
diesen Zustand. Der Abstandhalter 10 ist etwas von dem
Substrat 6 entfernt angeordnet.
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Anschließend wird die Position der
Arme 5, wenn das Halbleiterlaserelement 8 an der
vorgegebenen optischen Position angeordnet ist, aus den aktuellen
Raumkoordinaten (x, y, z) berechnet und das Ergebnis in einem Speicherabschnitt
des Montagesteuergeräts
gespeichert. So wird die Positionierung des Halbleiterlaserelements 8 durchgeführt.
-
Danach werden die den Abstandhalter 10 haltenden
Arme 5 vorübergehend
angehoben, um den Abstandhalter 10 von dem Substrat 6 weg
zu bewegen, und der Abstandhalter 10 wird fortlaufend durch
die Arme 5 gehalten.
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Anschließend wird eine vorgegebene
Menge Lot auf das Substrat 6 platziert und, wie in 8B dargestellt, ein Teil
des Substrats 6, welcher zur Außenseite des Gehäuses 9 freiliegt,
wird lokal zum Beispiel mit einem konzentrierten Strahl unter Verwendung
einer Xenonlampe erwärmt,
um so das Lot auf dem Substrat 6 schnell zu schmelzen.
Als Ergebnis wird das Substrat 6 zum Montieren des Abstandhalters 10,
an welchem das Halbleiterlaserelement 8 befestigt ist,
vorverlötet.
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Da hierbei das Substrat 6 aus
Kupfer eine viel größere Wärmeleitfähigkeit
als das Gehäuse 9 aus
Keramik besitzt, wird der Teil des Substrats 6, welcher
zur Außenseite
des Gehäuses 9 freiliegt, schnell
durch Erhöhen
der Temperatur des konzentrierten Strahls erwärmt, selbst wenn das Substrat 6 dick
ist. Da außerdem
das Gehäuse 9 eine
viel geringere Wärmeleitfähigkeit
als das Substrat 6 besitzt, kann die auf das Substrat 6 durch
den konzentrierten Strahl ausgeübte
Wärme sich
kaum in das Gehäuse 9 verteilen.
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Deshalb wird das Lot, welches den
das Halbleiterlaserelement 2, welches bereits an einer
vorgegebenen optischen Position montiert worden ist, fixierenden
Abstandhalter 3 und das Substrat 6 zusammen verbindet,
nicht erweicht und fließt
nicht durch die durch den konzentrierten Strahl ausgeübte Wärme des
Substrats. Als Ergebnis wird die durch den konzentrierten Strahl
ausgeübte
Wärme des Substrats 6 ohne
Erweichen oder Fließen
des Lots als Haftmaterial, welches bereits fest an das andere an
dem Gehäuse 9 befestigte
Substrat anhaftet, effizient auf das auf dem erwärmten Substrat platzierte Lot übertragen.
Deshalb kann nur dieses Lot sofort und unfehlerhaft geschmolzen
werden. Die gepunktete Linie in 8B gibt
die Raumposition des Halbleiterlaserelements 8, welches
einer Positionierung an der vorgegebenen optischen Position in 8A unterzogen worden ist,
und die Raumposition des Abstandhalters 10, welcher das
Halbleiterlaserelement 8 fixiert, an.
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Danach werden die Arme 5 zu
der Raumkoordinate (x, y, x) bewegt, welche in dem Speicherabschnitt
gespeichert worden ist, wie in 8C dargestellt,
und der Abstandhalter 10 wird mit dem Substrat 6 mit
dem schmelzenden Lot in einem Zustand verbunden, in welchem das
an dem Abstandhalter 10, den die Arme 5 halten,
befestigte Halbleiterlaserelement 8 an einer vorgegebenen
optischen Position angeordnet ist. Anschließend wird das Erwärmen durch den
konzentrierten Strahl gestoppt, um das Lot zu kühlen, wodurch der Abstandhalter 10 an
dem Substrat 6 befestigt wird. In dieser Situation halten
die Arme 5 den Abstandhalter 10 an der vorgegebenen Position
wenigstens bis der Abstandhalter 10 vollständig an
dem Substrat 6 befestigt ist.
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Auch in diesem Beispiel muss das
auf dem Substrat 6 platzierte Lot eine Menge sein, die
groß genug
ist, um einen Spalt zwischen dem Abstandhalter, welcher das an der
vorgegebenen optischen Position angeordnete Halbleiterlaserelement 8 fixiert, und
dem Substrat 6 zu schließen.
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Das Lot, welches durch Erwärmen geschmolzen
ist, wird durch das Substrat 6 zu dem Umfang des Abstandhalters 10 gedrückt. Jedoch
wird, wie in 8C dargestellt,
der Strom des Lots durch die Seitenwand des Lochs des Gehäuses 9 ohne
unvorsichtige Verlängerung
beim Löten
blockiert. Deshalb wird der Abstandhalter 10 zuverlässig mit
dem Substrat 6 verlötet.
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Dadurch wird das an dem Abstandhalter 10 befestigte
Halbleiterlaserelement 8 an dem an der vorgegebenen Position
in dem Gehäuse 9 angeordneten
Substrat 6 befestigt und als Ergebnis wird das Halbleiterlaserelement 8 sofort
und zuverlässig
an einer vorgegebenen optischen Position in dem Gehäuse 9 montiert.
Gemäß dem obigen
Verfahren können das
Halbleiterlaserelement 2 und das Halbleiterlaserelement 8 sofort
und zuverlässig
an den jeweiligen vorgegebenen optischen Positionen montiert werden,
wo die axiale Einstellung des Laserstrahls oder die Positionseinstellung
der axialen Richtung bezüglich
des durch die anderen in dem Gehäuse 9 angeordneten
optischen Komponenten des Halbleitermoduls M2 gebildeten optischen
Systems ausgeführt
worden ist.
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In den oben erwähnten Ausführungsbeispielen ist das Halbleiterlaserelement 2 aus
dem Laserchip 2a, der positiven Elektrode 2b,
der negativen Elektrode 2c und dem Unterbau 2d sowie
durch Verbinden des Unterbaus 2d mit der Oberfläche des
als Halteelement dienenden Abstandhalters 3 durch Löten aufgebaut
und das Halbleiterlaserelement 2 ist an dem Abstandhalter 3 befestigt. Ähnlich ist
das Halbleiterlaserelement 8 aus dem Laserchip 8a,
der positiven Elektrode 8b der negativen Elektrode 8c und dem
Unterbau 8d sowie durch Verbinden des Unterbaus 8d mit
der Oberfläche
des als Halteelement dienenden Abstandhalters 10 durch
Löten aufgebaut und
das Halbleiterlaserelement 8 ist an dem Abstandhalter 10 befestigt.
Jedoch sind die Halbleiterlaserelemente und die Halteelemente der
vorliegenden Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt.
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Zum Beispiel kann eine Anordnung
in einer solchen Weise gemacht werden, dass der Laserchip 2a als
Halbleiterlaserelement der vorliegenden Erfindung dient und der
Abstandhalter 3, an welchem der Unterbau 2d mit
der positiven Elektrode 2d und der negativen Elektrode 2c im
Voraus befestigt wird, als Halteelement der vorliegenden Erfindung
dient. In diesem Beispiel kann der Abstandhalter 3 durch
einen Teil des Unterbaus 2d gebildet werden, oder der Unterbau 2d kann
durch einen Teil des Abstandhalters 3 gebildet werden.
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Analog kann eine Anordnung in einer
solchen Weise gemacht werden, dass der Laserchip 8a als
Halbleiterlaserelement der vorliegenden Erfindung dient und der
Abstandhalter 10, an welchem der Unterbau 8d mit
der positiven Elektrode 8b und der negativen Elektrode 8c im
Voraus befestigt ist, als Halteelement der vorliegenden Erfindung
dient. In diesem Beispiel kann der Abstandhalter 10 durch
einen Teil des Unterbaus 8d gebildet sein, oder der Unterbau 8d kann
durch einen Teil des Abstandhalters 10 gebildet sein.