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Hintergrund der Erfindung
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1. Gegenstand der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft, unter Bezugnahme auf eine integrierte
optische Vorrichtung, eine Technik der hermetischen Versiegelung
eines Lichtquellenabschnitts, die ein einen Lichtstrahl aussendendes
Element enthält
und eine höhere
Flexibilität
bei der Gestaltung der äußeren Form
ihrer Baugruppe ermöglicht.
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2. Stand der
Technik
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Eine
integrierte optische Komponente, die eine solche Lichtquelle, wie
einen Halbleiterlaser und/oder ein Lichtempfängerelement, das eine Fotodiode
benutzt enthält,
ist als geeignet zur Größenminimierung
und niedrigen Formgebung der optischen Vorrichtungen bekannt. Zum
Beispiel ist ein solches Sende/Empfänger-Element in einer Kopfvorrichtung (einem
so genannten Pick-Up) zum Verwenden in Signalaufzeichnung und Widergabe
auf und von einem optischen Aufzeichnungsmedium benutzt.
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In
Vorrichtungen von diesem Typ und wenn eine hermetische Versiegelung
ihres Lichtsendeelementes nicht ausgeführt worden ist (Kunststoffformung),
wird eine Kunststoffform-Baugruppe verwendet, weil sie einen größeren Freiheitsgrad
bei dem Gestalten der äußeren Form
infolge der Vorteile der Kunststoffformung mit einer Pressform hat.
Jedoch im Falle, wenn das Lichtsendeelement und desgleichen hermetisch
versiegelt erwünscht
sind, um den nachteiligen Effekt durch die Verunreinigungen in der Umgebungsluft
auszuschließen,
treten Probleme auf, dass eine ausreichende Versiegelung infolge
einer Einschränkung
der Charakteristiken der zu verwendenden Kunststoffmaterialien nicht
erreicht werden kann, oder dass ein besonderer Klebstoff, der zum
Erhalten einer notwendigen Versiegelungseigenschaft erforderlich
ist unter bestimmten Umständen
nicht verwendet werden kann.
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Beispielsweise,
als Beispiele in welchen die hermetische Versiegelung des Lichtsende/empfängerelementes
in seiner Baugruppe in Betracht gezogen wird, werden ein Verfahren
zum Versiegeln einer keramischen Baugruppe durch das Abringen eines Versiegelungsglases
nach dem Anordnen eines Lichtsendeelementes, eines Lichtempfängerelementes,
optischer Komponenten und dergleichen daran, und ein Verfahren zum
Versiegeln einer Metallkappe, die eine metallische Baugruppe mit
einem Versiegelungsglas abdeckt, bereit gestellt. Ebenso ist ein
Verfahren zum Befestigen eines Lichtsendeelementes an einem Metallglied
bekannt, und das Anbringen des Metallgliedes an einem transparenten
Glied, wie in der nachfolgenden Patentreferenz offenbart (Japan
Patent-Veröffentlichung
Nr. 2001-52364, 1 und 2).
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US-Patent
Nr. 5 350 916, das den Oberbegriff des Anspruchs 1 reflektiert,
offenbart eine optoelektronische Vorrichtung, die eine in ihr eingebaute keramische
Trägerplatte
mit einer Halbleiter-Laserdiode aufweist und auf welcher eine Abdeckung
zum Schutz der Laserdiode angebracht ist.
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Eine
Halbleiter-Laservorrichtung für
einen optischen Kopf ist auch aus den US-Patenten Nr. 4 733 067
und Nr. 5 350 916 bekannt.
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Integrierte
optische Pickup-Module sind in US-Patenten Nr. 5 867 469 und US
2001/0019531 A1 offenbart. Ein magnetisch-optisches Pickup ist aus dem
US-Patent Nr. 6 542 447 bekannt.
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Dokument
EP 1 115 112 A1 beschreibt
ein Hybrid-Optikmodul, wobei ein mehrschichtiges Keramiksubstrat,
das eine Zwischenschicht-Verdrahtung hat, offenbart ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Jedoch
entsprechend den Beispielen gibt es folgende damit verknüpfte Belange,
die die Entwurfsfreiheit der äußeren Form
und der hermetischen Versiegelung des Elementes einschränken.
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Beispielsweise,
in einem Beispiel von Aufbauanordnungen, die eine keramische oder
metallische Baugruppe verwenden, ist es schwierig zu fordern, eine
komplizierte Form zu erhalten und auch eine ganze hermetische Versiegelung
der Baugruppe auszuführen,
zu fordern. Ferner ist es schwierig in einem Beispiel einer Aufbauanordnung,
in der ein Substrat, auf dem ein Lichtsendeelement und desgleichen
realisiert sind, mit einem Abdeckglied zwecks hermetischer Versiegelung
abgedeckt wird, die Unversehrtheit seiner hermetischen Versiegelung
dazwischen im Falle zu überprüfen, wenn
die zwei oben erwähnten
Glieder verbunden sind, oder eine Prozesssteuerung unter Berücksichtigung
der Umgebungs- und zeitabhängigen Änderungen
erforderlich ist.
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Die
vorliegende Erfindung beabsichtigt die oben beschriebenen mit dem
Stand der Technik assoziierten Nachteile anzugehen, den Freiheitsgrad beim
Entwurf der integrierten optischen Vorrichtung zu verbessern und
auch ihre hermetische Versiegelung sicher zu stellen.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
eine integrierte optische Vorrichtung vor, die folgende Konfigurierungen
kennzeichnet.
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Eine
integrierte optische Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
beinhaltet ein keramisches Substrat, auf welchem ein Lichtquellenabschnitt
inklusive eines Lichtsendeelementes realisiert ist, ein Lichtpfad
zum Durchlassen eines von dem Lichtsendeelement ausgestrahlten Lichtstrahls,
ein auf dem keramischen Substrat angebrachtes Abdeckelement zum
Abdecken der auf ihm angebrachten Lichtquelle, und ein Kunststoffguss-Gehäuse, in welchem
das keramische Substrat eingebaut ist.
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Die
hermetische Versiegelung ihres Lichtquellenabschnitts ist durch
eine Verbindung eines Metallverbindungsabschnitts, der im Umfang
des Lichtquellenabschnitts auf dem Keramiksubstrat gebildet ist,
und eines Metallverbindungsabschnitts, der an dem Abdeckungsglied
gebildet ist, und durch Versiegelung des Lichtpfads mit einem Versiegelungsglied
gebildet (d.h., einer Öffnung
oder Aussparung zum Durchlassen eines von dem Lichtsendeelement ausgestrahlten
Lichts), das aus einem transparenten Material hergestellt ist.
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Daher
kann nach der vorliegenden Erfindung die Flexibilität im Entwurf
der äußeren Formen
verbessert werden, sofern das Keramiksubstrat mit dem realisierten
Lichtquellenabschnitt in einem Kunststoffspritzgehäuse angebracht
ist. Ferner kann durch Verbinden jeweiliger Metallverbindungsabschnitte, die
auf dem Keramiksubstrat und auf dem ihnen zugeordneten Abdeckungsglied
gebildet sind, eine verbesserte hermetische Versiegelung erhalten
werden, und auch eine hermetische Versiegelung ausschließlich für den erforderlichen
Abschnitt einschließlich des
Lichtsendeelementes, zugehöriger
optischer Komponenten und ihrer Umgebung kann realisiert werden.
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Nach
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Lichtquellenabschnitt,
der auf dem Keramiksubstrat befestigt ist, mit dem Abdeckungsglied hermetisch
versiegelt werden und das Abdeckungsglied und andere Abschnitte,
die keine hermetische Versiegelung erfordern, können in dem Kunststoffspritzgehäuse eingeschlossen
werden, wobei für
die äußere Gestaltform
hiervon ein höherer
Freiheitsgrad und die Eignung zu seiner Verkleinerung ermöglicht wird.
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Nach
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, da die von
der Lichtquelle erzeugte Wärme
effektiv von dem Keramiksubstrat zum Wärme leitenden Material übertragen
wird, eine verbesserte Wärmeableitung
realisiert, wodurch eine hohe Leistung und Zuverlässigkeit
der Vorrichtung sicher gestellt wird.
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Nach
einem weiteren anderen Aspekt der Erfindung kann eine relative Position
des Lichtsendeelementes und des Lichtempfängerelementes in einer zur
Anbringungsoberfläche
der Lichtquelle auf dem Substrat orthogonalen Richtung abhängig von
der Notwendigkeit des optischen Aufbaus darin geeignet definiert
werden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
obigen und anderen Gegenstände, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende
Beschreibung der vorliegenden bevorzugten beispielhaften Ausbildung
der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen augenscheinlicher,
in welchen:
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1 ein
schematisches Diagramm ist, das ein Konfigurationsbeispiel einer
integrierten optischen Vorrichtung nach einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 mit 3 und 4 eine
Explosionsansicht zeigt, die die jeweiligen Hauptabschnitte einer
integrierten optischen Vorrichtung nach einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 eine
Querschnittansicht des in 2 beschriebenen
Hauptabschnitts ist;
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4 ein
schematisches Diagramm ist, das eine hermetische Versiegelung des
Lichtquellenabschnitts aus der 2 erklärt;
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5 mit 6 ein
schematisches Diagramm zeigt, das im Querschnitt ein Konfigurationsbeispiel
eines Hauptteils einer anderen Ausführung nach der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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6 eine
Querschnittsansicht des in 5 beschriebenen
Hauptabschnitts ist, die eine hermetische Versiegelung seines Lichtquellenabschnitts zeigt.
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Beschreibung bevorzugter
Ausführungen
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine integrierte optische Vorrichtung
bereit, die eine adäquate hermetische
Versiegelung durch die Einschränkung eines
Abschnitts der hermetischen Versiegelung zu einer minimalen Erstreckung
der Regionen, wo das Lichtsendeelement, optische Komponente und
dergleichen angebracht sind, sicher stellt und auch eine Verkleinerung
ermöglicht
und eine verbesserte Leistung hiervon gewährleistet.
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Unter
Bezug auf 1 ist eine beispielhafte Ausgestaltung
einer integrierten optischen Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
gezeigt, die eine Lichtsende/empfänger-Vorrichtung beinhaltet, die
ein Lichtsendeelement und ein Lichtempfängerelement aufweist.
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Eine
integrierte optische Vorrichtung 1 weist auf: ein Substrat 3 auf
welchem ein Lichtquellenabschnitt 2 angebracht ist; ein
Abdeckungsglied 4, der auf dem Substrat zum Abdecken des
Lichtquellenabschnitts 2 befestigt ist; und ein Gehäuseglied
(Baugruppe) 5, an welchem das Substrat 3 angebracht
ist.
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Nach
der Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet der Lichtquellenabschnitt 2 ein
Lichtsendeelement 2a, solches wie ein Halbleiterlaser und
eine optische Komponente, wie einen Prismenspiegel, beide von ihnen
beschränkt
auf einen Raum zwischen einem Abdeckungsglied 4 und, dem
Substrat 3. Ferner ist eine durchgehende Öffnung durch
das Substrat 3 hindurch als ein Lichtpfad 3a zum
Ermöglichen
des Durchgangs des von dem Lichtsendeelement 2a ausgesendeten
Lichtstrahls gebildet, wo dann diese durchgehende Öffnung mit
einem aus einem transparenten Material hergestellten Versiegelungsglied 6 geschlossen
wird.
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Ein
optischer Block 7 ist an dem Gehäuseglied 5 angebracht,
das aus einem Kunststoffguss hergestellt ist. Der optische Block 7 beinhaltet
zwei optische Glieder 8, 9, von denen die optische
Komponente 8 ein Basisglied ist und die andere daran angebrachte
optische Komponente 9 eine komplexe Prisma ist. Ferner
sind verschiedenartige optische Komponenten, wie Beugungsgitter,
eine Wellenlängeplatte,
Linse und dergleichen auf dem optischen Glied 8 angebracht,
um an dem Gehäuse 5 angebracht
zu werden, und ferner sind an dem optischen Glied 9 ein optischer
Zweig-Film, ein
Polarisationsteiler-Film, eine Wellenlängeplatte und dergleichen angebracht.
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Ein
Lichtempfängerelement 10,
welches auf dem Gehäuseglied 5 befestigt
ist, erfasst ein durch den optischen Block 7 eintretendes
Licht.
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Die
integrierte optische Vorrichtung 1, kann in verschiedenartigen
Typen optischer Ausrüstung, der
Messinstrumente, optischer Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtungen
und dergleichen angewendet werden. Mit Hilfe eines Beispiels wird
ein optischer Kopf beschrieben, der bei der Signalaufzeichnung und
Signalwiedergabe auf und von einem optischen Aufzeichnungsmedium,
wie einer optischen Scheibe, einer Phasenwechselscheibe oder dergleichen
verwendet wird. In dieser Anordnung wird ein vom dem Lichtsendeelement 2a ausgestrahltes
Licht durch die optische Komponente 2b um 90° von seinem
Lichtpfad abgelenkt, passiert durch eine Vielzahl auf dem optischen
Glied 8 vorgesehener optischer Komponenten und wird zu
einer Scheibe hin mittels eines Polarisationsteiler-Films in der
komplexen Prisma abgestrahlt. Das ausgesendete Licht ist über einer
Aufzeichnungsoberfläche
der Scheibe mittels eines externen Linsensystems ausgestrahlt (inklusive einer
Objektlinse). Ein Feedback-Licht, das von der Aufzeichnungsoberfläche reflektiert
ist, ist an dem Polarisations-Separatorfilm in der komplexen Prisma reflektiert
(im optischen Glied 9) und geht durch den optischen Zweig-Film
in der Prisma derart, um dem Beugungs-Lichtstrahl hiervon zu ermöglichen
das Lichtempfängerelement 10 zu
erreichen, um erfasst zu werden.
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Nach
der vorliegenden Erfindung werden als mögliche Anordnungen der hermetischen
Versiegelung des Lichtquellenabschnitts, das auf dem Substrat angebracht
ist, beispielsweise, die folgenden zwei Konfigurationsbeispiele
betrachtet.
- (I) Eine erste Ausführung I
ist derart konfiguriert, dass ein Abdeckungsglied an einem Abschnitt
eines Substrats befestigt ist, an dem ein Lichtquellenabschnitt
angebracht ist und dass in dem Substrat ein Lichtpfad ausgebildet
ist, das dem von einem Lichtsendeelement ausgesendeten Licht hindurch
zu passieren ermöglicht,
welches dann mit einem Versiegelungsglied versiegelt wird.
- (II) Eine zweite Ausführung
II ist derart konfiguriert, dass ein Abdeckungsglied an einem Abschnitt
eines Substrats befestigt ist, an dem ein Lichtquellenabschnitt
angebracht ist und dass in dem Abdeckungsglied ein Lichtpfad ausgebildet ist,
das dem von einem Lichtsendeelement ausgesendeten Licht hindurch
zu passieren ermöglicht,
welches dann mit einem Versiegelungsglied versiegelt wird.
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Ausführung I:
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Figuren 2 bis 4 zeigen
ein Beispiel von Konfigurationen der ersten Ausführung (I) der vorliegenden
Erfindung, wobei 2 perspektivische Explosionsansichten
der Hauptteile davon zeigt (außer
seines optischen Blocks), wie von der Rückseite einer Baugruppe gezeigt, 3 einen
schematischen Querschnitt des Hauptteils zeigt und 4 ein
schematisches Diagramm der Hauptteile zum Versiegeln des Lichtquellenabschnitts
zeigt, wobei das Abdeckungsglied von dem Substrat entfernt worden
ist.
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Wie
in 2 gezeigt hat eine integrierte optische Vorrichtung 11 eine
Kunststoffbaugruppe 12, die mit Anschlussabschnitten ausgestattet
ist, ein Substrat 13 mit der daran angebrachten Lichtquelle und
ein Abdeckungsglied 14, das an dem Substrat 13 zu
befestigen ist.
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Die
Kunststoffbaugruppe 12 aus einem Kunststoffguss hat verschiedenartige
Funktionen zum mechanischen Befestigen der Elemente an ihr, die
Lead-Out-Anschlüsse, Wärmeableitung,
Schutz gegen die Außenatmosphäre und desgleichen
ausführen.
Beispielsweise sind eine Vielzahl von Eingabe/Ausgabeanschlüssen, Führungsrahmen
und dergleichen eingegossen in dem Kunststoff, und Anschlussabschnitte 12a,
die eine vorbestimmte Anzahl von externen Lead-Out-Stiften haben,
sind für
die elektrische Verbindung mit einer externen Schaltung vorgesehen.
Die Kunststoffbaugruppe 12 hat eine Referenzplatte zum
Benutzen beim Verbinden mit externen Teilen, wie die bestimmenden
Glieder eines optischen Pickups und dergleichen, die nicht gezeigt sind.
In dieser Ausführung
werden aus Metall hergestellte Führungsrahmen 12b, 12b hierfür verwendet. Diese
Referenzplatte hat eine Funktion als eine mechanische Führung beim
Anbringen der Kunststoffbaugruppe an anderen Komponenten und auch
eine Funktion der Wärmeableitung
durch Ableitung der in der Lichtquelle, Lichtsendeelement und dergleichen erzeugten
Wärme zu
externen Gliedern.
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Der
Substratabschnitt 13 weist einen Lichtquellenabschnitt 15,
ein Keramiksubstrat 16 und ein Versiegelungsglied 17 auf,
wie in 3, 4 gezeigt.
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In
dieser Ausführung
ist für
den Lichtquellenabschnitt 15 angenommen werden, dass er
eine Laserquelle ist, und eine Laserdiode mit einem Laserchip, der
an einem Montageglied angebracht ist, wird als ein Lichtsendeelement 15a benutzt.
Dann, als eine optische Komponente 15b, die einen Lichtquellenabschnitt 15 ausmacht,
ist ein Prismenspiegel, d.h. ein so genannter Riser-Spiegel, mit
seiner gegenüber
einer ausstrahlenden Fläche
des Laserchips angeordneten reflektierenden Oberfläche zum
Reflektieren des Lichts verwendet, das von dem Laserchip gesendet
wird, so dass der Laserpfad um 90° in einer
vertikalen Richtung relativ zur Richtung der Laserstrahlung des
Laserchips abgelenkt wird.
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Das
Keramiksubstrat 16 ist beispielsweise ein mehrschichtiges
Substrat und ist aus einem Material hergestellt, das zum Abweisen
von Gas oder Flüssigkeit
geeignet ist, wie Aluminiumoxid, Aluminium-Nitrid oder dergleichen.
In der Peripherie einer Anbringungsfläche auf dem Keramiksubstrat 16 zum Anbringen
des Lichtquellenabschnitts 15 ist ein Metallverbindungsabschnitt 16a ausgebildet.
Das heißt, entsprechend
dieser Ausbildung der vorliegenden Erfindung, ist der Metallverbindungsabschnitt 16a in einer
geschlossenen Schleife (endlos) ist auf dem Keramiksubstrat durch
Aufdampfung oder Metallisierung als ein Metallfilm aufgebracht,
derart, um einen spezifischen Abschnitt auf der Anbringungsfläche des
Substrats zu umschließen,
wo die Laserdiode und der Prismenspiegel angeordnet sind. Ferner
ist in dem Keramiksubstrat 16 eine durchgehende Öffnung 16c ausgebildet,
welche einen Lichtpfad 16b ausmacht, durch welchen das
von der Lichtquelle 15 ausgesendete Licht hindurch tritt,
wie in 3 und 4 gezeigt.
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Das
Versiegelungsglied 17 ist unter Verwendung eines transparenten
Materials ausgebildet, solchen wie Glas oder Kunststoff mit einem
hohen Schmelzpunkt. Nach dieser Ausführung I der vorliegenden Erfindung
ist dieses Versiegelungsglied 17 auf der Rückseite
des Keramiksubstrats 16 gegenüber der Anbringungsfläche der
Lichtquelle 15 hiervon befestigt. Mit diesem Versiegelungsglied 17 wird
eine Öffnung
der durchgehenden Öffnung 16c geschlossen,
um versiegelt zu werden.
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Das
Abdeckungsglied 14 ist auf dem Keramiksubstrat 16 befestigt,
um die Lichtquelle 15 abzudecken. Hierfür hat das Abdeckungsglied 14 einen Metallverbindungsabschnitt 14a zum
Verbinden mit dem oben erwähnten
Metallverbindungsabschnitt 16a auf der Seite des Substrats.
Nach dieser Ausführung
I, wie in 2 gezeigt, ist das Abdeckungsglied 14 in
einer Rechteckquader-Form mit einer Öffnung auf einer Seite gestaltet,
und einem Rand der Öffnung,
der den Metallverbindungsabschnitt 14a hiervon definiert
und eine Form hat, die dem damit zu verbindenden Metallverbindungsabschnitt 16a auf dem
Substrat entspricht. Das Abdeckungsglied 14 kann unter
Verwendung eines Metalls, Kunststoffs oder dergleichen ausgebildet
werden. Im Fall, wenn ein Metall verwendet ist, wird der Rand seiner Öffnung selbst
zum Metallverbindungsabschnitt 14a, während im Fall von Glas oder
desgleichen ein Metallfilm oder desgleichen wird auf dem Rand seiner Öffnung ausgebildet
werden müssen,
um einen Metallverbindungsabschnitt 14a bereit zu stellen.
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Die
hermetische Versiegelung des Lichtquellenabschnitts 15 auf
dem Substratabschnitt 13 ist durch Verbindung des Metallverbindungsabschnitts 16a des
Keramiksubstrats 16 und des Metallverbindungsabschnitts 14a des
Abdeckungsgliedes 14 und ferner durch die Versiegelung
des Lichtpfades 16b im Keramiksubstrat 16 mit
dem Versiegelungsglied 17 sichergestellt. Das heißt, eine
hoch zuverlässige
hermetische Versiegelung wird durch Verbindung der Metallverbinder 16a und 14a durch
Löten oder Schweißen erreicht.
Ebenso durch Ankleben eines transparenten Materials, der als das
Versiegelungsglied 17 dient, auf die Öffnung der durchgehenden Öffnung 16c,
oder durch Ausbildung eines Metallfilms auf dem Keramiksubstrat 16 und
dem Versiegelungsglied 17 und anschließender Verlötung oder desgleichen zwischen
ihnen wird ein hermetischer Aufbau der Lichtquelle 15 realisiert.
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Als
Beispiel, obwohl die Verbindung zwischen dem Abdeckungsglied 14 und
dem Keramiksubstrat 16 durch Verkleben ausgeführt werden kann,
ist es schwierig die Zuverlässigkeit
der hermetischen Versiegelung sicher zu stellen, es sei denn es wird
eine ausreichende Überlappungsbreite
des Klebers (Klebebreite) gewährleistet,
weshalb es bevorzugt wird, das Verfahren der oben beschriebenen
Erfindung anzuwenden, um dazwischen mittels der Metallverbinder
zu verbinden.
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Durch
Bezugnahme auf die 4 wird eine Stromversorgung
der Lichtquelle 15 beschrieben. In dieser Ausführung I
hat das Keramiksubstrat 16 einen zweischichtigen Aufbau,
wobei eine zwischen einer ersten und einer zweiten Schicht „verlegte" Verdrahtung elektrisch
zwischen der Anbringungsfläche auf
dem Substrat, welche das Lichtsendeelement aufnimmt, und der Rückseite
hiervon auf der Seite, wo das Versiegelungsglied 17 angeordnet
ist, verbindet. Genauer spezifiziert, ist auf der Oberfläche einer ersten
Schicht 16_1 des Keramiksubstrats 16 ein Anschluss 18 zum
Verbinden mit dem Lichtsendeelement 15 vorgesehen, der
Anschluss 18 ist ferner mit dem Anschluss 20,
der auf der zweiten Schicht 16_2 der Rückseite hiervon vorgesehen
ist, mittels einer Verdrahtungsanordnung 19 verbunden,
die zwischen der ersten und der zweiten Schicht 16_1 und 16_2 ausgebildet
ist. Dieser Anschluss 20 ist ferner mit einem Anschluss
des Kunststoffspritzteils 12 zwecks externem Anschluss
verbunden, und wenn eine Spannungsversorgung von einer Spannungsversorgungsschaltung
(nicht gezeigt) hierzu zugeführt
wird, solcher wie einer Lasertreiberschaltung, wird das Lichtsendeelement 15a aktiviert,
ein Licht auszusenden, dessen Lichtstrahl nach der Ablenkung seines Lichtpfades
um 90° durch
die Reflexion an der optischen Komponente 15b durch die
durchgehende Öffnung 16c und
ferner durch das Versiegelungsglied 17 hindurch tritt,
um nach außen
ausgesendet zu werden.
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Als
Beispiel kann ein Metallsubstrat genauso gut anstelle des Keramiksubstrats
verwendet werden, jedoch in diesem Fall ist es notwendig es so einzurichten,
dass eine durchgehende Öffnung
im Substrat gebildet wird und ein Metallanschluss vorgesehen ist,
der durch die durchgehende Öffnung
ohne das Metallsubstrat zu kontaktieren verbunden ist und ein Isolationsmaterial,
wie ein niedrig schmelzendes Glas oder desgleichen, zwischen dem
Metallanschluss und dem Substrat zum festen Befestigen eingebracht
wird, wodurch der Verdrahtungsprozess kompliziert und die Überprüfung seiner
hermetischen Versiegelung nicht einfach wird. Die Verwendung des Keramiksubstrats
ist dementsprechend in Anbetracht verschiedenartiger Vorteile bevorzugt,
solcher wie ein höherer
Freiheitsgrad im Layout von Elektroden und der Verdrahtung sowohl
als auch die Zuverlässigkeit
der hermetischen Versiegelung gegen Gase und Flüssigkeiten im Vergleich zum
Metallsubstrat.
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Mit
Bezugnahme auf 3 ist das Substrat 13 in
der Kunststoffbaugruppe 12 eingeschlossen. Hierbei stellt
ein Symbol „S" in der Zeichnung
eine Referenzebene dar (eine Standard-Datumebene) der Kunststoffbaugruppe 12 als
eingespritzt, welche auf der Rückseite
der Kunststoffbaugruppe ist, wie aus einer Frontalrichtung eines
ausgehenden Laserstrahls gezeigt, und wobei der Substratabschnitt 13 mit
dem angebrachten hermetisch versiegelten Lichtquellenabschnitt 15 auf
der Seite der Referenzebene „S" angeordnet und an
der vorgeschriebenen Stelle unter Verwendung von Befestigungsmaterial,
wie Lötzinn,
Silberpaste oder dergleichen befestigt ist, die eine gute thermische
Leitfähigkeit
aufweisen. Dann werden die Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse. die auf der Kunststoffbaugruppe 12 vorgesehen
sind, beispielsweise unter Verwendung von Drahtanschlussverklebung
oder dergleichen verdrahtet.
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Nach
dieser Ausführung
I der Erfindung ist ein Lichtempfängerelement 21 an
der Oberfläche
angebracht, die sich gegenüber
der Seite des Substrats 13 in der Kunststoffbaugruppe 12 befindet.
Das ist beabsichtigt, um ein Effekt der Erleichterung ihres optischen
Aufbaus durch Bereitstellung einer geeigneten optischen Distanz
zwischen den Positionen des Lichtsendepunktes des Lichtsendeelementes 21 und
der Lichtempfängerfläche des
Lichtempfängerelementes 21 in
einer zur Anbringungsfläche
des Keramiksubstrats 16 orthogonalen Richtung zu realisieren.
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Unter
Bezugnahme auf die 4, vorzugsweise, sind Wärmeleitflächen 22, 22,
die aus Metall oder desgleichen hergestellt sind, auf einem Teil
des Keramiksubstrats 16 vorgesehen, welches auf der Kunststoffbaugruppe 12 anzubringen
ist, und auch die Wärmeleitglieder 23, 23,
die eine hohe thermische Leitfähigkeit
haben sind auf der Kunststoffbaugruppe 12 vorgesehen, so
dass die Wärmeleitabschnitte 22, 22 jeweils
mit dem Wärmeleitmaterial 23, 23 verbunden
sind, um die Wärmeableitung
von der Lichtquelle 15 zu verbessern. Mittels eines Beispiels nach
dieser Ausführung
I der Erfindung ist der aus Metall hergestellte Führungsrahmen 12b auch
als Wärmeleitmaterial
zum Abführen
der Wärme
nach außen
verwendet.
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Ausführung II:
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Nun,
unter Bezugnahme auf die 5 und 6 wird eine
zweite Ausführung
der vorliegenden Erfindung, die die oben beschriebene Konfiguration vom
Typ (II) hat, im Folgenden fortgesetzt. Die Hauptteile einer integrierten
optischen Vorrichtung 11A nach der zweiten Ausführung II
der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich von der optischen
integrierten Vorrichtung 11 der ersten Ausführung I
im Wesentlichen im Folgenden, wie nachfolgend beschrieben wird.
Deshalb werden gleiche Abschnitte, welche unter den zwei Ausführungen
I und II identisch sind unter Verwendung derselben Nummern und Symbole
bezeichnet, wie in der Beschreibung der integrierten optischen Vorrichtung 11 verwendet und
weitere Beschreibung hiervon wird ausgelassen.
- (a)
Ein Lichtpfad 24 ist in einem Abdeckungsglied 14A vorgesehen,
das einen Lichtquellenabschnitt 15 abdeckt, der auf einem
Keramiksubstrat 16A angebracht ist und eine durchgehende Öffnung 24a zum
Bilden des Lichtpfads ist mit einem transparenten Versiegelungsglied 25 versiegelt.
- (b) Ein Lichtempfängerelement 21 ist
auf dem Keramiksubstrat 16A angebracht und ein Substratabschnitt 13A,
der beides hat, das Lichtempfängerelement 21 und
einen hermetisch versiegelten Lichtquellenabschnitt 15,
die daran angebracht sind, ist auf der gleichen Seite einer Referenzebene,
die als „S" in 5 gekennzeichnet
ist, d.h. in der gleichen Richtung von der Referenzplatte (ein Führungsrahmen
und desgleichen) in einer Kunststoffbaugruppe 12A befestigt
ist.
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Die
integrierte optische Vorrichtung 11 nach der Ausführung I
der Erfindung, bei der das die Lichtquelle aufnehmende Substrat 13 auf
der Rückseite der
Kunststoffbaugruppe 12 angeordnet ist, wenn es aus einer
Gegenrichtung eines ausgesendeten Lichtstrahls gesehen wird. Andererseits
ist in der integrierten optischen Vorrichtung nach dieser Ausführung II der
vorliegenden Erfindung ihr Substrat 13A auf der Referenzebene
angeordnet, welche an der Frontseite der Kunststoffbaugruppe 12A gewählt ist,
wenn von einer Gegenrichtung eines von der Lichtquelle 15 ausgehenden
Lichtstrahls betrachtet wird.
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Unter
Bezugnahme auf die 6 ist ein Abdeckungsglied 14A auf
einem Keramiksubstrat 16A durch Verbindung eines Metallverbindungsabschnitts 26 befestigt,
der in der Umgebung der Lichtquelle 15 auf dem Keramiksubstrat 16A und
einem Metallverbindungsabschnitt 27 des Abdeckungsgliedes 14A mittels
Weichlots oder durch Verschweißung
gebildet wird. Durch Versiegelung einer durchgehenden Öffnung 24a,
die in dem Abdeckungsglied 14A mit einem Abdeckungsglied 25 vorgesehen
ist, wird eine hermetisch versiegelte Struktur für den Lichtquellenabschnitt 15 erhalten.
Als ein Beispiel ist in dieser Ausführung II der Erfindung ein
Abschnitt 25a des Versiegelungsglases in die durchgehende Öffnung 24a eingeführt und
daran mit dem Kleber oder desgleichen befestigt.
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Eine
Spannungsversorgung der Lichtquelle 15 wird, wie in 6 gezeigt,
bereit gestellt, wobei das Keramiksubstrat 16A einen zweischichtigen
Aufbau hat und auf der Oberfläche
der ersten Schicht „16A_1" des Keramiksubstrats 16A,
d.h. einer Anbringungsfläche,
ist ein Anschluss 28 zum Verbinden mit dem Lichtsendeelement 15a vorgesehen,
wobei der Anschluss 28 hiervon mit einem anderen Anschluss 30,
der auf der Oberfläche
der ersten Schicht „16A_1" mittels einer Verdrahtungsanordnung 29 verbunden
ist, die zwischen der ersten Schicht „16A_1" und einer zweiten
Schicht „16A_2" gebildet ist. Dieser
Anschluss 30 ist mit einem externen Anschluss der Kunststoffbaugruppe 12A zwecks
externer Verbindung verbunden. Wenn eine Spannungsversorgung von
einer externen Schaltung angelegt wird, solcher wie einer Lasertreiberschaltung
(nicht gezeigt), ist das Lichtsendeelement 15a aktiviert,
um ein Licht auszusenden, dessen Lichtstrahl nach der Ablenkung
des Lichtpfades um 90° an
einer optischen Komponente 15b und Hindurchtreten durch eine
durchgehende Öffnung 24a und
ein Abdeckungsglied 25 nach außen ausgestrahlt wird.
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Ferner
ist das Lichtempfängerelement 21 auf der
Oberfläche
des Keramiksubstrats 16A auf der Seite positioniert, wo
der Lichtquellenabschnitt 15 eingebracht ist. Das erläutert beispielhaft
einen Umstand, bei dem die Position des Sendepunktes des Lichtsendeelementes 15a und
der Empfängerfläche des
Lichtempfängerelementes 21 identisch
oder in der Nachbarschaft ist in einer Richtung parallel zur ausgehenden
Richtung des Lichts von der Lichtquelle 15, d.h. einer
relativ zur Anbringungsfläche
des Substrats 16A lotrechten Richtung, wie unter Einbeziehung
seines optischen Aufbaus erforderlich ist, wenn ein Kurzwellenlängenlaser
oder desgleichen verwendet wird.
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Entsprechend
dieser Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist es möglich durch das Sicherstellen
einer ausreichenden Länge
in einer Längsrichtung
des Substrats in einer Weise, die den beiden von dem Lichtquellenabschnitt 15 und
dem Lichtempfängerelement 21 eine
Anbringung auf dem gleichen Substrat ermöglicht, die Positionen des
Sendepunktes des Lichts und der Empfängerfläche des Lichts an der gleichen
Position oder Höhe
in der zur Anbringungsfläche
des Substrats orthogonalen Richtung zu wählen.
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Entsprechend
den Anordnungen der Ausführungen
I und II der oben beschriebenen Erfindung können folgende Vorteile erhalten
werden.
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Nur
solche Abschnitte, wie die Laserdiode, die eine Versiegelung in
der integrierten optischen Vorrichtung erfordern, werden hermetisch
versiegelt und die anderen Abschnitte, die die hermetische Versiegelung
nicht erfordern, werden in einen Kunststoffguss gepackt, wodurch
der Entwurf seiner äußeren Form
bei einem höheren
Freiheitsgrad ermöglicht wird.
Dementsprechend kann durch eine Beschränkung der hermetischen Versiegelung
auf minimal erforderliche Abschnitte die Verkleinerung einer integrierten
optischen Vorrichtung realisiert werden.
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Durch
Minimierung eines Volumens von Abschnitten, die die hermetische
Versiegelung erfordern, kann eine hoch effiziente hermetische Versiegelung
erreicht werden.
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Da
die hermetisch versiegelten Abschnitte im Innern der Kunststoffbaugruppe
eingeschlossen werden können,
kann ein verbesserter Freiheitsgrad bei seinem Entwurf sicher gestellt
werden.
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Durch
die Verwendung des Keramiksubstrats, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit
aufweist, wird eine verbesserte Wärmeabführfähigkeit gewährleistet, wenn Wärmequellen-Elemente
daran angebracht werden.
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Bei
einem derartigen Anordnen, dass das Lichtempfängerelement auf der Rückseite
gegenüber
der Oberfläche
angebracht wird, auf der das Keramiksubstrat in der Kunststoffbaugruppe
angebracht ist, wird der optische Aufbau einfacher. Alternativ kann
das Lichtempfängerelement
auch auf der gleichen Oberfläche
angebracht werden, wie das Lichtsendeelement auf dem Keramiksubstrat,
abhängig
von seiner Aufbauspezifikation.
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In
den hierbei oben beschriebenen Ausführungen I und II sind das Lichtsendeelement
und die optischen Komponenten durch das Abdeckungsglied abgedeckt,
jedoch ist es nicht darauf beschränkt, und verschiedenartige
anderen Modifikationen und Änderungen
sollten als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung ausgelegt
werden, derart, dass eine Ausgabemonitorschaltung für das Lichtsendeelement,
ein Temperatursensor und dergleichen auch durch das Abdeckungsglied
zusammen mit dem Lichtsendeelement abgedeckt werden.
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Schließlich sind
die oben beschriebenen Ausführungen
und Beispiele nur Beispiele der vorliegenden Erfindung. Es sollte
angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht nur auf solche
Ausführungen
und Beispiele eingeschränkt
ist und verschiedenartige Modifikationen, Kombinationen und Unterkombinationen
in Übereinstimmung
mit ihrem Aufbau oder dergleichen gemacht werden können ohne
den Umfang der vorliegenden Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert,
zu verlassen.