DE69326136T2

DE69326136T2 - Halbleiterlaservorrichtung

Info

Publication number: DE69326136T2
Application number: DE69326136T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Chikugawa; Katsushige Masui; Nobuyuki Miyauchi; Masaru Ogawa; Takehiro Shiomoto; Zenpei Tani; Makoto Tsuji
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 2000-02-24
Anticipated expiration: 2013-12-25
Also published as: EP0607700A3; TW289872B; CN1065672C; US5557116A; EP0607700B1; DE69326136D1; CA2112343A1; CN1093837A; KR940017021A; EP0607700A2; CA2112343C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

(Gebiet der Erfindung)

Die Erfindung betrifft einen Laser, der als Lichtquelle in einem optischen Aufnehmer, bei optischer Übertragung, in einem optischen Plattensystem oder in einem beliebigen anderen optischen Messsystem verwendet werden kann.

(Beschreibung des Stands der Technik)

Bisher wurde über verschiedene Arten von Halbleiterlasern berichtet. In der Technik ist ein sogenannter Einheitstyp bekannt, wie er in den Fig. 43 und 44 dargestellt ist. Die Fig. 43 und 44 veranschaulichen den bekannten Einheitstyp in einem Längsschnitt durch die Mitte und einer perspektivischen Ansicht, wobei eine Schutzharzschicht entfernt ist.
Der in den Fig. 43 und 44 dargestellte bekannte Laser umfasst ein Substrat 362 aus Aluminium mit einer mit Nickel oder Gold plattierten Oberfläche. Das Substrat 362 beinhaltet eine Unterhalterung 363, die durch ein Bondmaterial wie Indium fest auf der plattierten Oberfläche des Substrats montiert ist. Diese Unterhalterung 363 hat im Wesentlichen rechteckige Form, und sie besteht aus Silicium, wobei eine Außenseite derselben mit einer Aluminiumverdrahtung 365 und 366 ausgebildet ist. Die Aluminiumverdrahtung 365 wird dazu verwendet, einem Laserdiodenchip 369 über einen Siliciumdioxidfilm 364 elektrische Energie zuzuführen, wohingegen die Aluminiumverdrahtung 366 dazu verwendet wird, von der Unter halterung 363 einen elektrischen Strom abzuziehen, der als Ergebnis des Betriebs eines Überwachungselements 367, was später erörtert wird, in der Unterhalterung 363 erzeugt wird.
Die in einem zentralen Bereich der Unterhalterung 363 ausgebildete Aluminiumverdrahtung 365 bildet eine Bondfläche, auf die der Laserdiodenchip 369 mittels Abscheidung eines elektrisch leitenden Lötmaterials aufgebondet ist. Der Laserdiodenchip 369 verfügt über zwei Laserstrahl-Emissionsendflächen 369a und 369b, die voneinander abgewandt sind, und er ist so auf der Unterhalterung 363 montiert, dass die Laserstrahl-Emissionsflächen 369a und 369b nach außen bzw. innen gerichtet sind. Ein Teil des zentralen Bereichs der Außenfläche der Unterhaltung 363, der an das nach innen gerichtete Laserstrahl-Emissionsende 369b des Laserdiodenchips 369 angrenzt, ist einstückig mit dem Monitorelement 367 hergestellt. Dieses Monitorelement 367 besteht aus einem Photodiodenelement, das dadurch hergestellt wurde, dass Eindiffundieren von p-Fremdstoffen von der Außenfläche der Unterhalterung 363, um einen pn-Übergang zu bilden, hergestellt wurde, und es ist elektrisch mit der Aluminiumverdrahtung 366 verbunden.
Die Aluminiumverdrahtungen 365 und 366 sind mittels einer Drahtbondung mit jeweiligen Zuleitungen 371a und 371b, die auf einer mit dem Substrat 362 verbundenen flexiblen Schaltung 371 ausgebildet sind, über Drähte W1 und W2 verbunden. Der negative Pol des Laserdiodenchips 369 ist mittels Drahtbonden eines Drahts W4 an einen Kontaktfleck 368, der intern in leitender Verbindung mit der Unterhalterung 363 steht, durch ein im Siliciumdioxidfilm 364 ausgespartes Fenster so angeschlossen, dass der negative Pol des Laserdiodenchips 369 in elektrisch leitender Beziehung zum Substrat 362 gehalten wird.
Das Substrat 362 ist seinerseits durch Drahtbonden mittels eines Drahts W3 mit einer Zuleitung 371c der flexiblen Schaltung 371 verbunden.
Über den Laserdiodenchip 369 liegt ein transparentes Harz 372, das nicht nur die nach außen gerichtete Laserstrahl- Emissionsendfläche 369a des Laserdiodenchips 369 bedeckt sondern sich auch zur Innenseite des Laserdiodenchips 369 erstreckt, um einen massiven Wellenleiter zu bilden, der die Verbindung zwischen der nach innen gerichteten Laserstrahl- Emissionsendfläche 369b und dem Monitorelement 367 herstellt.
Das transparente Harz 372 wird in Form eines Epoxidharzes oder eines Silikonharzes verwendet, das auf dem Laserdiodenchip 369 abgeschieden wurde, während es sich in flüssigem Zustand befand. Das flüssige Harz, das schließlich das transparente Harz 372 bildet, erzeugt, wenn es auf die nach außen gerichtete Laserstrahl-Emissionsendfläche 369a aufgetragen wird, durch den Effekt der Oberflächenspannung einen ebenen Oberflächenfilm. Wenn das so aufgetragene flüssige Harz härtet oder abbindet, wird der ebene Oberflächenfilm des Harzes ausgehärtet, während er die ebene Form beibehält, um im ausgehärteten Zustand eine ebene Emissionsfläche zu bilden.
Die Baugruppe mit der Unterhalterung 363 mit dem auf sie gebondeten Laserdiodenchip 369 und dem Monitorelement 367, ein Endabschnitt der flexiblen Schaltung 371 und die Drähte W1 bis W4 sind durch eine Schutzharzschicht 373 bedeckt.
Jedoch hat es sich herausgestellt, dass bei dem in den Fig. 43 und 44 dargestellten bekannten Laser die folgenden Probleme existieren. Erstens kann die Dicke des transparenten Harzes 372, das die nach außen gerichtete Laserstrahl-Emissionsendfläche 369a des Laserdiodenchips 369 bedeckt, nicht speziell definiert werden. Je größer die Dicke der transparenten Harzschicht 372 ist, desto stärker wird die Laseremissionscharakteristik durch mehrfach Lichtreflexion zwischen der nach außen gerichteten Laserstrahl-Emissionsendfläche 369a und der Oberfläche des transparenten Harzes 372 gestört. Daher kann der bekannte Laser nicht in zufriedenstellender Weise in einem System zum Bespielen und/oder Abspielen optischer Platten als Lichtquelle verwendet werden.
Fig. 45 veranschaulicht die Laseremissionscharakteristik, wie sie sich ergibt, wenn die Dicke der die nach außen gerichtete Laserstrahl-Emissionsendfläche 369a des Laserdiodenchips 369 bedeckenden transparenten Harzes 372 (nachfolgend als Harzdicke bezeichnet) 1.000 um beträgt. Wie es im Kurvenbild der Fig. 45 dargestellt ist, zeigt der Laserstrahl keine Charakteristik mit einzelnem Peak, da zwischen der nach außen gerichteten Laserstrahl-Emissionsendfläche 369a und der Oberfläche des transparenten Harzes 372 Mehrfachreflexion auftritt, und daher kann der hier dargestellte bekannte Laser in einem System zum Bespielen und/oder Abspielen optischer Platten nicht als Lichtquelle verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass im Kurvenbild der Fig. 45 eine Kurve Θ ein Verteilungsmuster des Laserstrahls in horizontaler Richtung bezogen auf eine aktive Schicht repräsentiert und eine Kurve Θ dasjenige in vertikaler Richtung bezogen auf die aktive Schicht repräsentiert.
Zweitens tritt dann, wenn das transparente Harz 379 nicht in solcher Weise korrekt aufgetragen ist, dass seine Oberfläche parallel zur nach außen gerichteten Laserstrahl-Emissionsendfläche 369a verläuft, ein anderes Problem dahingehend auf, dass aufgrund eines Linseneffekts die Tendenz einer Abweichung der optischen Achse besteht. Fig. 49 veranschau licht die Laseremissionscharakteristik, wie sie sich ergibt, wenn die Oberfläche des transparenten Harzes 372 nicht parallel zur nach außen gerichteten Laserstrahl-Emissionsendfläche 369a verläuft. Wie es leicht aus dem Kurvenbild der Fig. 46 erkennbar ist, weicht die optische Achse beträchtlich ab, und daher kann der bekannte Laser in einem System zum Bespielen und/oder Abspielen optischer Platten nicht als Lichtquelle verwendet werden.
Auch kann, wenn die Harzdicke einen Wert über 500 um erreicht, wenn die nach außen gerichtete Laserstrahl-Emissionsendfläche 369a des Laserdiodenchips 369 mit dem transparenten Harz 372 bedeckt wird, daran gedacht werden, zwei Beschichtungsharze mit verschiedenen Qualitäten als Material für das transparente Harz 372 zu verwenden, um den Aufbau von Spannungen zu verringern. Jedoch kann selbst die Verwendung zweier Beschichtungsharze zum Herstellen des transparenten Harzes 372 zu einer Mehrfachreflexion eines Strahls an der Grenzfläche zwischen jedem Beschichtungsharz und der nach außen gerichteten Laserstrahl-Emissionsendfläche 369a führen, was es unmöglich macht, den Laser als Lichtquelle in einem System zum Bespielen und/oder Abspielen optischer Platten zu verwenden.
Der aktuell auf dem Markt befindliche Halbleiterlaser hat generell einen Aufbau, wie er in Fig. 47 in einer perspektivischen Ansicht mit weggebrochenem Teil dargestellt ist. Gemäß Fig. 47 umfasst der bekannte Halbleiterlaser einen Sockel 303 mit einer daran angebrachten Wärmesenke 304. Die Wärmesenke 304 trägt einen auf ihr montierten Halbleiterlaserchip 301, und sie ist elektrisch mittels eines Drahts 307 mit einer Anschlusszuleitung verbunden. Der Sockel 303 verfügt auch über einen auf ihm montierten Monitorphotodiodenchip 302, und er ist elektrisch über einen Draht 308 mit einer Anschlusszuleitung 306 verbunden. Der Halbleiterlaser chip 301 und der Monitorphotodiodenchip 302, die beide auf dem Sockel 303 montiert sind, sind durch eine Kappe 310 mit einem darin ausgebildeten Strahlaustrittsglasfenster 309 im · Wesentlichen halbkugelförmig abgedichtet.
Bei der in Fig. 47 dargestellten Struktur eines bekannten Halbleiterlasers ist, da der Sockel 303 und die Kappe 310 voneinander getrennte und teure Komponenten sind, nicht nur der Zusammenbau kompliziert und zeitaufwendig, sondern es ist auch schwierig, eine Größenverringerung des Halbleiterlasers zu erzielen.
Angesichts des Vorstehenden wurde ein weiterer bekannter Halbleiterlaser vorgeschlagen, der in den Fig. 48 und 49 dargestellt ist. Fig. 48 zeigt eine Draufsicht eines Trägerstreifens während der Herstellung von Halbleiterlaserchips, und Fig. 49 zeigt eine Schnittansicht eines einzelnen Halbleiterlaserchips entlang der Linie A-A in Fig. 49.
Wie es in Fig. 48 dargestellt ist, verfügt ein Leiterrahmen 313 vom Einsatztyp (bei dem ein Leiterrahmen und Halteelemente miteinander integriert sind) über mehrere Zuleitungen 314, auf denen jeweils ein Halbleiterlaserchip 311 montiert ist. Eine Monitorphotodiode 312 ist ihrerseits an der Innenseite jedes Halbleiterlaserchips 311 angebracht, mit einer Abdeckung durch eine Harzschicht 315.
Zwei parallele Zuleitungen 316 und 317 erstrecken sich parallel zueinander auf der jeweiligen Seite jeder Zuleitung 314, und sie werden durch die jeweilige Zuleitung 314 mittels eines zugehörigen Halteelements 318 an ihrer Position gehalten. Jeder Halbleiterlaserchip 311 und der zugehörige Monitorphotodiodenchip 312 sind mittels jeweiliger Drähte 319 und 320 mit den Zuleitungen 316 und 317 verbunden. Durch Abschneiden von Fußabschnitten der Zuleitungen 314 vom Lei terrahmen 313 kann eine entsprechende Anzahl von Halbleiterlasern erhalten werden.
Gemäß dem bekannten Halbleiterlaser, wie er in den Fig. 48 und 49 dargestellt ist, kann die Verwendung der Kappe 310, wie sie beim Halbleiterlaser gemäß Fig. 47 verwendet ist, in vorteilhafter Weise aufgegeben werden, da der Halbleiterlaserchip 311 durch die Harzschicht 315 abgedeckt ist. Außerdem kann, da die einzelnen Halbleiterlaserchips 311 auf dem Leiterrahmen 313 vom Einsatztyp hergestellt werden, nicht nur der Herstellprozess für die Halbleiterlaser vereinfacht werden, sondern es können auch Halbleiterlaser realisiert werden, die billig sind und kompakte Größe aufweisen.
Da jedoch jeder der in den Fig. 48 und 49 dargestellten Halbleiterlaser eine Struktur aufweist, bei der der Halbleiterlaserchip 311, der Monitorphotodiodenchip 312 und die Drähte 319 und 320 durch die Harzschicht abgedeckt sind oder frei nach außen liegen, existiert ein Problem dahingehend, dass der Halbleiterlaser empfindlich gegen externe Kräfte ist und höchste Sorgfalt bei der Handhabung benötigt.
Als weiterer bekannter Halbleiterlaser ist auch ein solcher vom Typ mit Metallgehäuse verfügbar, wie er in Fig. 50 dargestellt ist. Der dort dargestellte Typ mit Metallgehäuse umfasst einen Sockelträger 321, einen auf dem Sockelträger 321 montierten Sockel 322, einen an einer Querseite 322a des Sockels 322 montierten Halbleiterlaserchip 323, einen an der Querseite 322a des Sockels 322 an einer vom Halbleiterlaserchip 323 beabstandeten Position montierten Monitorphotodiodenchip 324 sowie einen Detektorphotodiodenchip 325, der an der Oberseite 322b des Sockels 322 montiert ist. Der Sockelträger 321 verfügt über eine fest an ihm auf solche Weise angebrachte Metallkappe 326, dass der Sockel 322 eingeschlossen wird, wobei diese Metallkappe 326 ein in ihrer Oberseite ausgebildetes Glasfenster 330 aufweist. Ein Glasblock 327 mit einer mit einem Hologramm 327a versehenen Oberfläche ist oberhalb der Metallkappe 326 so montiert, dass er das Glasfenster 330 bedeckt.
Wenn sich der in Fig. 50 dargestellte Halbleiterlaser in Gebrauch befindet, wird vom Halbleiterlaserchip 323 ein erster Laserstrahl zum Monitorphotodiodenchip 324 abgestrahlt, und ein zweiter Laserstrahl wird zum Glasfenster 330 in der Metallkappe 326 abgestrahlt. Dann durchläuft der zweite Laserstrahl das Glasfenster 330 und auch den Glasblock 327 und tritt aus dem Hologramm 327a nach außen. Der nach außen aus dem Hologramm 327a austretende zweite Laserstrahl fällt, nachdem er an einem Informationsträgermedium (nicht dargestellt), wie z. B. einer optischen Platte, reflektiert wurde, auf das Hologramm 327a. Der auf das Hologramm 327a fallende reflektierte zweite Laserstrahl wird durch das Hologramm 327a so gebeugt, dass er auf den Detektorphotodiodenchip 325 fällt.
Beim in Fig. 50 dargestellten bekannten Halbleiterlaser ist ein Inertgas in das Innere der Metallkappe 326 eingefüllt, da die Tendenz besteht, dass der Halbleiterlaser 323 durch eine in der Atmosphäre enthaltene Feuchtigkeitskomponente nachteilig beeinflusst wird, womit eine Verringerung der Laseremissionscharakteristik einhergeht. Demgemäß benötigt der in Fig. 50 dargestellte Halbleiterlaser nicht nur die Verwendung von teurem Inertgas und die teure Metallkappe 326 mit dem Glasfenster 330, sondern es besteht auch die Tendenz, dass der Halbleiterlaser insgesamt teuer wird, da das Einfüllen des Inertgases und das Einsetzen des Glasfensters 330 in die Metallkappe 326 komplizierte Zusammenbauabläufe benötigen.
JP-A-02 125 688 offenbart einen Halbleiterlaser gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
JP-A-02 125 688 lehrt, dass die Harzschicht eine Dicke im Bereich von 200 um bis 1.000 um aufweisen sollte. Hohlräume im optischen Lichtpfad innerhalb der Harzschicht beeinflussen die optischen Eigenschaften der Harzschicht, und wenn die Dicke der Harzschicht unter 200 um beträgt, werden diese Effekte deutlich.
JP-A-02 125 688 bezieht sich nicht auf die Wahrscheinlichkeit von innerhalb der Harzschicht auftretenden Mehrfachreflexionen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Halbleiterlaser zu schaffen, der wirkungsvoll und zufriedenstellend als Lichtquelle in einer Vorrichtung zum Bespielen und/oder Abspielen optischer Platten verwendet werden kann, ohne dass Verlust eines Einzelpeaks in einer Laserstrahlemissionscharakteristik auftritt, und auch ohne Abweichung der optischen Achse.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Halbleiterlaser zu schaffen, der dahingehend wirksam ist, dass der Halbleiterlaserchip, der Monitorphotodiodenchip und Drähte, die diese elektrisch mit jeweiligen Leitern verbinden, ausreichend geschützt sind, und der auf einfache Weise mit kompakter Größe und verringerten Kosten hergestellt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Halbleiterlaser zu schaffen, bei dem der Halbleiterlaserchip durch die Harzschicht bedeckt ist, um das Bauteil insgesamt dazu zu bringen, dass es zufriedenstellende Um weltstabilität zeigt.
Durch die Erfindung ist ein Halbleiterlaser mit Folgendem geschaffen: einem Träger, einem Halbleiterlaserchip und einer den Laserchip einschließenden Harzschicht, die aus einem einzelnen Syntheseharz besteht und eine nach außen gerichtete Strahlemissions-Endfläche des Laserchips bedeckt; wobei die Harzschicht eine Oberfläche im Wesentlichen parallel zur nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass die Obergrenze der Dicke der Harzschicht 500 um beträgt, um dadurch das Auftreten von Mehrfachreflexionen innerhalb der Harzschicht zu minimieren, wobei jedoch Dicken im Bereich von 200 um bis 500 um nicht enthalten sind.
Demgemäß wird der Laserstrahl von der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips emittiert, der auf dem Träger montiert ist und durch die Harzschicht aus einem einzelnen Kunstharz bedeckt ist. Außerdem weist die die nach außen gerichtete Strahlemissions-Endfläche des Laserchips bedeckende Harzschicht eine Dicke nicht über 500 um auf und daher wird der durch den Laserchip emittierte Laserstrahl nicht durch Mehrfachreflexion nachteilig beeinflusst, was es ermöglicht, dass die Strahlemissionscharakteristik einen einzelnen Peak zeigt.
Auch liegt die die nach außen gerichtete Strahlemissions- Endfläche des Laserchips bedeckende Harzschicht parallel in Bezug auf die nach außen gerichtete Strahlemissions-Endfläche des Laserchips, und demgemäß tritt bezüglich des vom Laserchip emittierten Laserstrahls kein Linseneffekt auf, weswegen in der Strahlemissionscharakteristik keine Abweichung auftritt.
Vorzugsweise ist der Träger ein Sockel, und der Halbleiter laser kann ferner einen Monitorphotodiodenchip aufweisen, der an einer Position einwärts bezüglich des Laserchips auf den Sockel montiert ist. Bei dieser Anordnung werden Laserstrahlen von den nach innen und außen gerichteten Strahlemissions-Endflächen des auf dem Sockel montierten Laserchips emittiert, der durch die Harzschicht aus dem einzelnen Kunstharz bedeckt ist. Die Verwendung der Monitorphotodiode, die an einem Ort einwärts bezüglich des Laserchips auf dem Sockel montiert ist, ist dahingehend wirkungsvoll, die Leistung des Laserstrahls zu überwachen, da der von der nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips emittierte Laserstrahl auf den Monitorphotodiodenchip fällt.
Außerdem zeigt der von der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips nach außen emittierte Laserstrahl eine Strahlemissionscharakteristik, bei der der Einzelpeak nicht verloren ist, und ohne Abweichung der optischen Achse, dar, wie oben beschrieben, die die nach außen gerichtete Strahlemissions-Endfläche des Laserchips bedeckende Harzschicht eine Dicke nicht über 500 um aufweist und sie auch über eine Oberfläche verfügt, die parallel zur nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips liegt.
Alternativ kann der Träger ein Leiterrahmen sein, und der Laserchip kann mittels einer Unterhalterung auf einer der Zuleitungen des Leiterrahmens montiert sein. In diesem Fall kann der Halbleiterlaser ferner eine Monitorphotodiode aufweisen, die auf einer der Zuleitungen an einer Position einwärts bezüglich des Laserchips so montiert ist, dass die Richtung, in der sich eine Lichtempfangsfläche der Monitorphotodiode erstreckt, im Wesentlichen rechtwinklig zur nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips liegt.
Bei dieser Anordnung kann der von der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips, der mittels der Unterhalterung auf der Zuleitung des Leiterrahmens montiert ist und durch die aus einem einzelnen Kunstharz bestehende Harzschicht bedeckt ist, eine Strahlemissionscharakteristik aufweisen, in der der Einzelpeak nicht verloren ist und bei der keine Abweichung der optischen Achse auftritt, da die die nach außen gerichtete Strahlemissions-Endfläche des Laserchips bedeckende Harzschicht eine Dicke nicht über 500 um aufweist und sie auch eine Oberfläche aufweist, die parallel zur nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips liegt.
Andererseits kann der von der nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips emittierte Laserstrahl in vorteilhafter Weise durch die Monitorphotodiode überwacht werden, die auf der Zuleitung an einer Position einwärts bezüglich des Laserchips montiert ist.
Auch kann der Träger alternativ ein Leiterrahmen sein, wobei ein Teil einer der Zuleitungen des Leiterrahmens, der einwärts bezüglich des Laserchips liegt, so geneigt ist, um einer nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips gegenüberzustehen. In diesem Fall ist die Monitorphotodiode auf dem schrägen Teil der einen der Zuleitungen des Leiterrahmens montiert.
Gemäß dieser alternativen Anordnung kann der Laserstrahl, wie er von der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips emittiert wird, der mittels der Unterhalterung auf der Zuleitung des Leiterrahmens montiert ist und durch die Harzschicht aus dem einzelnen Kunstharz bedeckt ist, die eine Dicke nicht über 500 um aufweist und auch eine Oberfläche aufweist, die parallel zur nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips liegt, eine Strahlemissionscharakteristik aufweisen, bei der der Einzelpeak nicht verloren ist und bei der keine Abweichung der optischen Achse auftritt.
Auch kann der Laserstrahl von der nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips in vorteilhafter Weise durch die Monitorphotodiode überwacht werden, die auf der Zuleitung am Ort einwärts bezüglich des Laserchips so montiert ist, dass ihre Lichtempfangsfläche so geneigt ist, dass sie der nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips gegenübersteht, da der Laserstrahl effizient und effektiv auf die Lichtempfangsfläche der Monitorphotodiode fällt.
Wiederum alternativ kann der Träger ein Leiterrahmen sein, wobei ein Teil einer der Zuleitungen des Leiterrahmens, der einwärts bezüglich des Laserchips positioniert ist, nach innen ausgespart ist, wobei in diesem Fall die Monitorphotodiode im ausgesparten Teil in der einen der Zuleitungen des Leiterrahmens so montiert ist, dass die Richtung, in der sich eine Lichtempfangsfläche der Monitorphotodiode erstreckt, im Wesentlichen rechtwinklig zur nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips liegt.
Wenn die Monitorphotodiode in der Aussparung montiert ist, kann, da die nach außen gerichtete Strahlemissions-Endfläche des Laserchips durch die Harzschicht bedeckt ist, die aus dem einzelnen Kunstharz besteht und eine Dicke nicht über 500 um aufweist und auch eine Fläche aufweist, die parallel zur nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips liegt, der Laserstrahl, der von der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips emittiert wird, der mittels der Unterhalterung auf der Zuleitung des Leiterrahmens montiert ist und durch die Harzschicht aus dem einzelnen Kunstharz bedeckt ist, die eine Dicke nicht über 500 um aufweist und auch eine Oberfläche aufweist, die parallel zur nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips liegt, eine Strahlemissionscharakteristik zeigen, bei der der Einzelpeak nicht verloren ist und keine Abweichung der optischen Achse auftritt.
Auch kann die Leistung des von der nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips emittierten Laserstrahls wirkungsvoll auf die Lichtempfangsfläche der Monitorphotodiode fallen, die in der Aussparung in der Zuleitung an einer Position einwärts bezüglich des Laserchips montiert ist, und sie wird durch die Monitorphotodiode wirkungsvoll überwacht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Diese und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen derselben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich, in denen gleiche Teile mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet sind.
Fig. 1 ist eine ausgebrochene Schnittansicht eines Teils eines Halbleiterlasers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 ist eine ausgebrochene Schnittansicht eines Teils eines Halbleiterlasers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 ist eine Draufsicht eines Halbleiterlasers gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 ist ein Längsschnitt des Halbleiterlasers von Fig. 3, gesehen in einer anderen richtung;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterlasers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 6 ist eine schematische Draufsicht, die einen in Fig. 5 dargestellten Leiterrahmen zeigt;
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterlasers gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 8 ist eine schematische Draufsicht, die den in Fig. 7 dargestellten Leiterrahmen zeigt;
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterlasers gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 10 ist eine schematische Draufsicht, die den in Fig. 9 dargestellten Leiterrahmen zeigt;
Fig. 11 ist ein Kurvenbild, das die Laseremissionscharakteristik eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasers zeigt;
Fig. 12 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Halbleiterlasers gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 13 ist ein zentrischer Längsschnitt des in Fig. 12 dargestellten Halbleiterlasers;
Fig. 14 ist eine Draufsicht, die den Leiterrahmen zeigt, der zum Herstellen des in Fig. 12 dargestellten Halbleiterlasers verwendet wird;
Fig. 15 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Halbleiterlasers gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 16 ist eine Draufsicht, die den Leiterrahmen zeigt, der zum Herstellen des in Fig. 15 dargestellten Halbleiterlasers verwendet wird;
Fig. 17 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Harzdicke und der Verschlechterungszeit eines Halbleiterlasers gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 18 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Betriebszeit, während der der Halbleiterlaserstrahl stehengelassen wurde, und der Änderungsrate des Betriebsstroms zeigt;
Fig. 19 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen Halbleiterlaser gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 20 ist ein schematischer Längsschnitt des in Fig. 19 dargestellten Halbleiterlasers;
Fig. 21 ist eine Draufsicht des Leiterrahmens, der dazu verwendet wird, den Halbleiterlaser von Fig. 19 herzustellen;
Fig. 22 ist eine perspektivische Ansicht eines beim Halbleiterlaser von Fig. 19 verwendeten Schutzelements, und sie zeigt, wie das Schutzelement angebaut wird;
Fig. 23 ist ein schematischer Längsschnitt eines Halbleiterlasers gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 24 ist ein schematischer Längsschnitt eines Halbleiterlasers gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfin dung;
Fig. 25 ist ein schematischer Längsschnitt eines Halbleiterlasers gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 26 ist ein schematischer Längsschnitt eines Halbleiterlasers gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 27 ist ein schematischer Längsschnitt eines Halbleiterlasers gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 28 ist ein schematischer Längsschnitt eines Halbleiterlasers gemäß einem sechzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 29 ist ein schematischer Längsschnitt eines Halbleiterlasers gemäß einem siebzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 30(a) bis 30(f) veranschaulichen die Herstellabfolge eines Halbleiterlasers gemäß einem achzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 31 und 32 sind schematische perspektivische Ansichten, die die Struktur eines Halteelements und die Art zeigen, gemäß der Leiterrahmen an einem Schutzelementrahmen angebracht wird;
Fig. 33 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Halbleiterlaser gemäß einem neunzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 34 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterlasers gemäß einem zwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 35 ist ein schematischer Längsschnitt eines Halbleiterlasers gemäß einem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 36 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Halbleiterlasers gemäß einem zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 37 ist eine Seitenansicht des in Fig. 36 dargestellten Halbleiterlasers;
Fig. 38 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterlasers gemäß einem dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 39 ist eine Seitenansicht des in Fig. 38 dargestellten Halbleiterlasers;
Fig. 40 ist ein Querschnitt eines Halbleiterlasers gemäß einem vierundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 41 ist eine schematische Schnittansicht eines Halbleiterlasers gemäß einem fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 42 ist eine der Fig. 41 ähnliche Ansicht, und sie zeigt einen Halbleiterlaser gemäß einem sechundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 43 ist ein Längsschnitt eines von bekannten Halbleiterlasern;
Fig. 44 ist eine perspektivische Ansicht des in Fig. 43 dargestellten bekannten Halbleiterlasers;
Fig. 45 ist ein Kurvenbild, das die Laseremissionscharakteristik des bekannten Halbleiterlasers zeigt, wobei ein Teil der Harzschicht, die einer vorderen Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips gegenübersteht, eine Dicke von 1.000 um aufweist;
Fig. 46 ist ein Kurvenbild, das die Laseremissionscharakteristik des bekannten Halbleiterlasers zeigt, wobei eine die vordere Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips bedeckende Harzbeschichtung nicht parallel zur vorderen Strahlemissions-Endfläche liegt;
Fig. 47 ist eine perspektivische Ansicht, bei der ein Teil weggeschnitten ist, eines anderen der bekannten Halbleiterlaser;
Fig. 48 ist eine Draufsicht des Leiterrahmens, der zum Herstellen eines weiteren der bekannten Halbleiterlaser verwendet wird;
Fig. 49 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 48; und
Fig. 50 ist ein Längsschnitt noch eines weiteren der bekannten Halbleiterlaser.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Es wird als erstes auf die Fig. 1 Bezug genommen, die einen Halbleiterlaser gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, und dort sind ein Sockel 3 (der alternativ ein Leiterrahmen sein kann) und ein Laserdiodenchip 1 dargestellt, der durch Druckbonden mit dem äußeren Ende des Sockels 3 verbunden ist.
Ein Bereich, der vom Außenende des Sockels 3 über eine Fläche des Laserdiodenchips 1 bis zur Oberseite des Sockels 3 reicht, ist durch eine Harzschicht 2 bedeckt. Die Harzschicht 2 ist so aufgetragen, dass derjenige Teil der Harzschicht 2, der einer nach außen gerichteten Laserstrahl- Emissionsendfläche (nachfolgend als Vorwärtsemissionsendfläche bezeichnet) des Laserdiodenchips 1 gegenübersteht, eine Harzdicke nicht über 500 um aufweist, während sie flach mit paralleler Beziehung zur Vorwärtsemissionsendfläche liegt. Die Harzschicht 2 kann aus einem transparenten Kunstharz wie z. B. Silikonharz oder Polyimidharz bestehen.
Fig. 2 zeigt einen Halbleiterlaser gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Laserdiodenchip 11 durch Druckbonden mit der Spitze eines vertikalen Arms der Form des Buchstaben "T" verbunden, der durch einen Sockel 13 mit im Wesentlichen T-Querschnitt gebildet wird, so dass eine Vorwärtsemissionsendfläche 11a des Laserdiodenchips 11 fluchtend mit einer Endfläche an der Spitze des Sockels 13 liegen kann. An einer Position, die der Verbindungsstelle zwischen dem vertikal und transversal verlaufenden Arm in Form des Buchstaben "T" entspricht, ist eine Monitorphotodiode 15 durch Druckbonden mit einem Teil des Querarms des Sockels 13 angrenzend an den vertikalen Arm desselben verbunden.
Selbst beim in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Harzschicht 2 so auf den Sockel 13 aufgetragen, dass sie einen Bereich bedeckt, der sich von der Endfläche des vertikalen Arms des Sockels 13 bis zu demjenigen Teil des Querarms des Sockels 13 erstreckt, der an den vertikalen Arm desselben angrenzt, während sie sowohl den Laserdiodenchip 11 als auch die Monitorphotodiode 15 bedeckt. Selbstverständlich weist der Teil der Harzschicht 2, der der Vorwärtsemissionsendfläche 11a des Laserdiodenchips 11 zugewandt ist, eine Harzdicke nicht über 500 um auf, und er liegt flach in paralleler Beziehung zur Vorwärtsemissionsendfläche 11a des Laserdiodenchips 11.
Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen einen Halbleiterlaser gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind, um die Produktivität zu erhöhen, mehrere Laserdiodenchips 21 und eine entsprechende Anzahl von Monitorphotodioden 25 auf Zuleitungen 24 montiert. Dabei ist jeder Laserdiodenchip 21 unter Berücksichtigung der auf die entsprechende Monitorphotodiode 25 fallenden Lichtmenge durch Druckbonden mit einer Unterhalterung 26 verbunden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Bezugszahl 21a eine Vorwärtsemissionsendfläche des Laserdiodenchips 21 repräsentiert und die Bezugszahl 28 einen Verbindungssteg repräsentiert.
Beim in Fig. 3 dargestellten Halbleiterlaser sind die Laserchips 21 und die Monitorphotodioden 25 mittels der zuhörigen Unterhalterungen 26 auf den Zuleitungen eines Leiterrahmens 24 und 27 vom Einsatztyp montiert (Typ eines Leiterrahmens, der integral mit Halteelementen 27 aus Kunststoff ausgebildet ist). Obwohl es nicht dargestellt ist, ist die Harzschicht so ausgebildet, dass sie die Vorwärtsemissionsendfläche 21a jedes Laserdiodenchips 21 bedeckt, wobei derjenige Teil der Harzschicht, der der Vorwärtsemissionsendfläche 21a jedes Laserdiodenchips 21 zugewandt ist, eine Harzdicke nicht über 500 um aufweist und flach in paralleler Beziehung dazu liegt.
Andererseits sind beim in Fig. 4 dargestellten Halbleiterla ser auf einer Zuleitung 24, die vom Verbindungssteg getrennt ist, der Laserdiodenchip 21 und die Monitorphotodiode 25 montiert. Sowohl der Laserdiodenchip 21 als auch die Monitorphotodiode 25 sind durch die Harzschicht 2 bedeckt, wobei derjenige Teil der Harzschicht 2, der der Vorwärtsemissionsendfläche 21a des Laserdiodenchips 21 zugewandt ist, eine Dicke nicht über 500 um aufweist und flach in paralleler Beziehung zur Vorwärtsemissionsendfläche 21a liegt.
Es ist zu beachten, dass an eine Struktur gedacht werden kann, bei der die Monitorphotodiode 25 und die Unterhalterung 26 miteinander integriert sind.
Es wird nun auf die Fig. 5 und 6 Bezug genommen, die ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, wobei der dort dargestellte Halbleiterlaser dadurch hergestellt wird, dass ein Teil einer Zuleitung 24, wo eine Monitorphotodiode 25 durch Druckbonden zu montieren ist, so ausgestanzt wird, dass ein im Wesentlichen V-förmiger Graben 39 gebildet ist, um eine Montagefläche angrenzend an die Spitze der Zuleitung 34 zu belassen, woraufhin ein Laserdiodenchip 31 durch Druckbonden mit der Montagefläche der Zuleitung 34 verbunden wird und abschließend die Monitorphotodiode 35 durch Druckbonden mit einer der entgegengesetzten Flächen des V-förmigen Grabens 39 verbunden wird, die im Wesentlichen diagonal zum Laserdiodenchip 31 hin gerichtet ist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl der Laserdiodenchip 31 als auch die Monitorphotodiode 35 durch die Harzschicht 2 bedeckt, wobei derjenige Teil der Harzschicht 2, der der Vorwärtsemissionsendfläche 31a des Laserdiodenchips 31 zugewandt ist, eine Dicke nicht über 500 um aufweist, während er flach in paralleler Beziehung zur Vorwärtsemissionsendfläche 31a liegt.
Fig. 6 veranschaulicht die Form eines Leiterrahmens, der mehrere der Zuleitungen 34 der Fig. 5 über einen Verbindungssteg 38 verbindet, wobei dieser Leiterrahmen während der Herstellung des in Fig. 5 dargestellten Halbleiterlasers verwendet wird.
Wie oben beschrieben, kann beim vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, da die Monitorphotodiode 35 durch Druckbonden mit einer der entgegengesetzten Flächen des V-förmigen Grabens 39 in der Zuleitung 34 verbunden ist, die dem Laserdiodenchip 31 zugewandt ist, der durch Druckbonden mit der Montagefläche benachbart zur Spitze dieser Zuleitung 34 verbunden ist, der vom Laserdiodenchip 31 emittierte Laserstrahl zweifelsfrei auf die Monitorphotodiode 35 fallen. Demgemäß ist keine Unterhalterung erforderlich, wie sie beim dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfinfindung benötigt wird.
Ein Halbleiterlaser gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Teil einer Zuleitung 44, wo eine Monitorphotodiode 45 angeordnet ist, so geformt, dass er in einer Richtung axial zur Zuleitung 44 so nach außen zeigt, dass die Menge des von einem Laserdiodenchip 41, der auf der Spitze der Zuleitung 44 montiert ist, emittierten Lichts, das auf die Monitorphotodiode 45 fällt, erhöht werden kann.
Fig. 7 veranschaulicht einen Zustand, bevor der Halbleiterlaserchip 41 und seine Umgebung mit der Harzschicht bedeckt werden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel muss, wenn der Laserdiodenchip 41 durch die Harzschicht bedeckt wird, derjenige Teil der Harzschicht, der mit der Vorwärtsemissionsendfläche 41a der Laserdiode 41 ausgerichtet ist, eine Dicke nicht über 500 um aufweisen, und gleichzeitig muss er flach in paralleler Beziehung zur Vorwärtsemissionsendfläche 41a der Laserdiode 41 liegen.
Fig. 8 veranschaulicht die Form eines Leiterrahmens, der mehrere der Zuleitungen 44 der Fig. 7 über einen Verbindungssteg verbindet, wobei dieser Leiterrahmen während der Herstellung des in Fig. 7 dargestellten Halbleiterlasers verwendet wird. In Fig. 8 repräsentiert die Bezugszahl 47 ein Halteelement.
In den Fig. 9 und 10 ist ein sechstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Gemäß diesem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Spitze einer Zuleitung 54 so geformt, dass sie einen im Wesentlichen U- förmigen Graben 59 bildet, in dem eine Monitorphotodiode 55 montiert ist. Die Oberfläche, auf der die Monitorphotodiode 45 montiert ist, verläuft im Wesentlichen parallel zu einer Montagefläche, auf der ein Laserdiodenchip 51 montiert ist, jedoch dazu versetzt, während es ermöglicht, dass der Strahl vom Laserdiodenchip 51 auf die Monitorphotodiode 45 fällt.
Fig. 9 veranschaulicht den Zustand bevor der Halbleiterlaserchip 51 und seine Umgebung durch die Harzschicht bedeckt werden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel muss, wenn der Laserdiodenchip 51 mit der Harzschicht bedeckt ist, derjenige Teil der Harzschicht, der mit der Vorwärtsemissionsendfläche 51a der Laserdiode 51 ausgerichtet ist, eine Harzdicke nicht über 500 um aufweisen, und er muss gleichzeitig flach in paralleler Beziehung zur Vorwärtsemissionsendfläche 51a der Laserdiode 51 liegen.
Fig. 10 veranschaulicht die Form eines Leiterrahmens, der mehrere der Zuleitungen 54 der Fig. 9 über einen Verbindungssteg 58 verbindet, wobei dieser Leiterrahmen während der Herstellung des in Fig. 9 dargestellten Halbleiterlasers verwendet wird. In Fig. 10 repräsentiert die Bezugszahl 57 ein Halteelement.
Fig. 11 veranschaulicht die Laseremissionscharakteristik des Halbleiterlasers, wie sie sich in Verbindung mit einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigt, bei denen die Vorwärtsemissionsendfläche des Halbleiterdiodenchips mit einer Harzschicht bedeckt ist, die parallel zu ihr liegt und eine Dicke nicht über 500 um aufweist. Wie es aus der in Fig. 11 dargestellten Laseremissionscharakteristik erkennbar ist, zeigen, da die Vorwärtsemissionsendfläche des Halbleiterlaserchips mit der Harzschicht mit einer Harzdicke von 500 um, die aus einem einzelnen Kunstharz besteht, bedeckt ist, sowohl eine Kurve Θ ein Verteilungsmusters des Laserstrahls in der horizontalen Richtung bezüglich einer aktiven Schicht, in der Laserschwingung stattfindet, als auch eine Kurve Θ , die dasjenige in vertikaler Richtung bezüglich der aktiven Schicht repräsentiert, einen einzelnen Peak.
Auch zeigen beide im Kurvenbild der Fig. 11 dargestellten Kurven keine Abweichung der optischen Achse, da derjenige Bereich der Harzschicht, der mit der Vorwärtsemissionsendfläche des Halbleiterlaserchips ausgerichtet ist, parallel zu dieser Vorwärtsemissionsendfläche liegt.
Demgemäß ermöglicht es die Erfindung gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ausführungsbeispiele, einen Halbleiterlaser zu schaffen, der in einem System zum Bespielen und/oder Abspielen optischer Platten mit bestem Nutzen wirkungsvoll als Lichtquelle verwendet werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass es bei der praktischen Ausführung eines beliebigen der vorstehenden Ausführungsbeispiele der Erfindung ausreicht, wenn die Harzdicke der Harzschicht nicht größer als 500 um ist. Selbst wenn die Harzdi cke zu 400, 300, 200 oder 100 um gewählt wird, kann der sich ergebende Halbleiterlaser zufriedenstellende Charakteristik zeigen. Wenn jedoch die Harzdicke zu klein ist, kann an der Vorwärtsemissionsendfläche des Halbleiterlaserchips unter dem Einfluss der Feuchtigkeit der Umgebung Korrosion auftreten, und dies kann zu einer beträchtlichen Variation des elektrischen Betriebsstroms des Lasers führen, weswegen die minimal zulässige Harzdicke vorzugsweise 10 um beträgt.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist nun deutlich, dass, gemäß der Erfindung, da die Vorwärtsemissionsendfläche des Halbleiterlaserchips mit einer Harzschicht nicht über 500 um Harzdicke bedeckt ist, wobei sie parallel zu ihr verläuft, der von der nach außen gerichteten Laseremissionsendfläche des Halbleiterlaserchips emittierte Laserstrahl eine solche Laseremissionscharakteristik zeigen kann, dass keine Möglichkeit besteht, dass ein Einzelpeak verloren geht, und es existiert auch keine Abweichung der optischen Achse. Demgemäß ermöglicht es die Erfindung, einen Halbleiterlaser zu schaffen, der in einem System zum Bespielen und/oder Abspielen optischer Platten mit bestem Vorteil als Lichtquelle verwendet werden kann.
Es ist auch deutlich, dass, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, da die Monitorphotodiode auf einem Teil des Sockels einwärts bezüglich des Halbleiterlaserchips montiert ist, die Monitorphotodiode die Leistung des vom Halbleiterlaserchip emittierten Laserstrahls überwachen kann. Demgemäß ist es möglich, dass die Monitorphotodiode den Laserstrahl mit solcher Laseremissionscharakteristik überwacht, dass keine Möglichkeit besteht, dass ein Einzelpeak verloren geht, und es existiert auch keine Abweichung der optischen Achse.
Ferner ist es deutlich, dass gemäß einem anderen Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung, die Monitorphotodiode den von der nach innen gerichteten Vorwärtsemissionsendfläche des Halbleiterlaserchips emittierten Laserstrahl empfangen kann, da der Halbleiterlaserchip mittels der Unterhalterung auf Zuleitung montiert ist, während die Monitorphotodiode auf demjenigen Teil der Zuleitung montiert ist, der einwärts bezüglich des Halbleiterlaserchips liegt, wobei sich eine Lichtempfangsfläche der Monitorphotodiode vertikal in Bezug auf die nach innen gerichtete Vorwärtsemissionsendfläche des Halbleiterlaserchips erstreckt. Demgemäß ist es deutlich, dass die Leistung des Laserstrahls mit solcher Laseremissionscharakteristik, dass keine Möglichkeit besteht, dass ein Einzelpeak verloren geht, wobei dennoch keine Abweichung der optischen Achse vorliegt, wirkungsvoll überwacht werden kann.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann, da die Monitorphotodiode im Graben, der in der Zuleitung an einem Ort einwärts bezüglich des Halbleiterlaserchips so montiert ist, dass sich ihre Lichtempfangsfläche vertikal in Bezug auf die nach innen gerichtete Vorwärtsemissionsendfläche des Halbleiterlaserchips erstreckt, die Monitorphotodiode den von der nach innen gerichteten Vorwärtsemissionsendfläche des Halbleiterlaserchips emittierten Laserstrahl leicht empfangen kann. Demgemäß ist es deutlich, dass die Leistung des Laserstrahls mit solcher Laseremissionscharakteristik, dass keine Möglichkeit besteht, dass ein Einzelpeak verloren geht, wobei dennoch keine Abweichung der optischen Achse vorliegt, wirkungsvoll überwacht werden kann.
Nun wird ein siebtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 12 bis 15 beschrieben. Insbesondere gemäß den Fig. 12 und 13 sind ein Laserdiodenchip 71 und eine Photodiode 72 auf einem Leiterrahmenstift 73 montiert und durch eine transparente Harzschicht 74 her metisch abgedichtet. Es ist zu beachten, dass derjenige Teil des Leiterrahmenstifts 73, auf den der Laserdiodenchip 71 montiert ist, auf ein Niveau angehoben ist, dass etwas höher als das Niveau eines anderen Teils des Leiterrahmenstifts 73 ist, wo die Photodiode 72 montiert ist. Genauer gesagt, ist die Photodiode 72 so auf einer Fläche des Leiterrahmenstifts 73 montiert, dass die hintere Strahlemissionsendfläche des Laserdiodenchips 71 rechtwinklig zu einer Lichtempfangsfläche der Photodiode 72 liegen kann.
Der Laserdiodenchip 71 und die Photodiode 72, die beide auf dem Leiterrahmenstift 75 montiert sind, sind über jeweilige Drähte W1 und W2 elektrisch mit dem Leiterrahmenstift 75 bzw. einem Leiterrahmenstift 76 verbunden.
Der Halbleiterlaser mit dem oben beschriebenen Aufbau, wie er unter spezieller Bezugnahme auf die Fig. 12 und 13 dargestellt und beschrieben ist, kann auf die folgende Weise hergestellt werden. Wie es in Fig. 14 dargestellt ist, werden mehrere Sätze von Leiterrahmenstiften 73, 75 und 76, die über einen Verbindungssteg 78 mit vorbestimmten Muster miteinander verbunden sind, verwendet, wobei jeder Satz der Leiterrahmenstifte 73, 75 und 76 durch eine entsprechende Fixierung 77 aus Kunstharz positionsmäßig fixiert ist. Nachdem der Laserdiodenchip 71 und die Photodiode 72 an jedem Leiterrahmenstift 73 montiert wurden, wobei die Drähte W1 und W2 so mit ihnen verbunden sind, dass sie sich ausgehend vom Laserdiodenchip 71 zum Leiterrahmenstift 75 bzw. von der Photodiode 72 zum Leiterrahmenstift 76 erstrecken, werden sowohl der Laserdiodenchip 71 als auch die Photodiode 72 auf jedem Leiterrahmenstift 72 durch das transparente Harz 74 abgedichtet, gefolgt von einem Abtrennen der Sätze der Leiterrahmenstifte 73, 75 und 76 vom Verbindungssteg 78 unter Verwendung einer beliebigen bekannten Schneidtechnik, um dadurch die Halbleiterlaser fertigzustellen.
Die Fig. 15 und 16 veranschaulichen ein achtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses achte Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich vom zuvor erörterten siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch, dass, wie es am besten in Fig. 16 dargestellt ist, jeder Satz der Leiterrahmenstifte 73, 75 und 76 mit der entsprechenden Fixierung 78 und dem Verbindungssteg 79 mit Positionierlöchern 80 und Positioniergräben 81 ausgebildet ist.
Die Verwendung der Positionierlöcher 80 und der Positioniergräben 81 ist dahingehend von Vorteil, dass die Leiterrahmenstiftanordnung 82 leicht positioniert werden kann, so dass der Laserdiodenchip 71 und die Photodiode 72 auf jedem Leiterrahmenstift 73 an den jeweils vorbestimmten Positionen genau montiert werden können.
Fig. 17 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Harzdicke einer transparenten Harzschicht, die zum Abdichten sowohl des Laserdiodenchips als auch der Photodiode im Halbleiterlaser gemäß einem neunten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird, und einem Beeinträchtigungseffekt des Halbleiterlasers. In Fig. 17 dargestellte Daten entsprechen Ergebnissen von Versuchen, bei denen sieben Halbleiterlaser mit jeweiligen Harzschichten verschiedener Harzdichten bei einer Atmosphäre von 65ºC Temperatur und 95º absoluter Feuchtigkeit stehen konnten und die Änderung des Laserbetriebsstroms alle 50 Stunden untersucht wurde. Fig. 18 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Zeitdauer H, über die ein Halbleiterlaser mit einer Harzschicht von 0,1 um stehen konnte, und dem Änderungsausmaß ΔIop des Betriebsstroms.
Wie es aus den Fig. 17 und 18 leicht erkennbar ist, wurde eine Beeinträchtigung beobachtet, wenn die Harzdicke der so wohl den Laserdiodenchip als auch die Photodiode abdichtenden Harzschicht 10 um oder weniger betrug. Wenn jedoch die Harzdicke größer als 10 jzm ist, wird keine Beeinträchtigung beobachtet. Dies legt es in deutlicher Weise nahe, dass die den Laserdiodenchip und die Photodiode abdichtende Harzschicht eine Harzdichte über 10 um aufweisen sollte.
Gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Einfallswirkungsgrad des Laserstrahls auf die Monitorphotodiode erhöht werden, und es kann auch die Lasereinheit mit kompakter Größe zusammengebaut werden.
Gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Positionierung des Leiterrahmens genau ausgeführt werden, und daher können nicht nur sowohl der Laserdiodenchip als auch die Photodiode genau auf jedem Leiterrahmen montiert werden, um dadurch die Produktivität zu erhöhen, sondern es kann auch die Genauigkeit des Halbleiterlasers erhöht werden.
Außerdem ist die Auswahl der Harzdicke der Harzschicht auf einen Wert über 10 um dahingehend wirkungsvoll, dass jede mögliche Beeinträchtigung unter dem Einfluss der Umgebungsfeuchtigkeit vermieden ist, was es ermöglicht, einen Halbleiterlaser mit hervorragender Umgebungsstabilität zu schaffen.
In den Fig. 19 bis 22 ist ein zehntes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Halbleiterlaser gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mit einem flachen Leiterrahmen 123 vom Einsatztyp, der am besten aus Fig. 21 erkennbar ist, hergestellt. Der flache Leiterrahmen 123 vom Einsatztyp verfügt über gemeinsame Zuleitungen 124, auf denen jeweilige Halbleiterlaserchips montiert werden.
Genauer gesagt, verfügt jede der gemeinsamen Zuleitungen 124 über eine mit einer Chiphalterung 125 versehene Spitze. Ein jeweiliger Halbleiterlaserchip 121 ist auf der Oberseite der Chiphalterung 125 montiert. Diese Chiphalterung 125 ist ihrerseits mit einer im Wesentlichen U-förmigen Aussparung 125a mit im Wesentlichen V-förmigem Längsschnitt versehen, die einwärts bezüglich des Halbleiterlaserchips 121 auf der Chiphalterung 125 positioniert ist, wie es am besten in Fig. 20 dargestellt ist. Ein jeweiliger Monitorphotodiodenchip 122 wird anschließend so in der Aussparung 125a montiert, dass eine seiner vorderen unteren Ecken tief in der Aussparung 125a versenkt wird, während seine Lichtempfangsfläche 122a so schräg steht, dass sie der nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche 121a des Halbleiterlaserchips 121 zugewandt ist.
Jeder Halbleiterlaserchip 121 und jeder Monitorphotodiodenchip 122 sind elektrisch über Drähte 129 und 130 mit Zuleitungen 126 bzw. 127 verbunden, die auf jeweiligen Seiten der zugehörigen gemeinsamen Zuleitung 124 liegen. Danach werden der Halbleiterlaserchip 121, der Monitorphotodiodenchip 122 und die Drähte 129 und 130, wie sie jeder gemeinsamen Zuleitung 124 zugeordnet sind, durch eine Harzschicht (nicht dargestellt) eingekapselt.
Durch diese Vorgehensweise kann ein von einer nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des jeweiligen Halbleiterlaserchips 121 in der Richtung zu seinem Inneren hin emittierter Laserstrahl wirkungsvoll auf die Lichtempfangsfläche 122a des zugehörigen Monitorphotodiodenchips 122 fallen, um eine Überwachung der Leistung des Laserstrahls zu erzielen.
Der Halbleiterlaser gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung verfügt über den Halbleiterlaserchip 121, die Monitorphotodiode 122 und die Drähte 129 und 130, die in ein im Wesentlichen zylindrisches Schutzgehäuse 131 aus Kunststoff eingeschlossen sind, dessen eines Ende verschlossen ist, um dadurch den Halbleiterlaserchip 121, die Monitorphotodiode 122 und die Drähte 129 und 130 gegen äußere Kräfte zu schützen.
Wie es am besten in Fig. 22 dargestellt ist, besteht das zylindrische Schutzgehäuse 131 aus im Wesentlichen einer oberen und einer unteren Gehäusekomponente 132 und 133, die im Wesentlichen halbzylindrisch sind und auf einem Niveau unterteilt sind, in dem sich die Zuleitungen 124, 126 und 127 durch eine Endwand des zylindrischen Schutzgehäuses 131 erstrecken. Eine im Wesentlichen halbkreisförmige Endwand 132a oder 133a sowohl der oberen als auch der unteren Gehäusekomponente 132 und 133 verfügt über einen Randabschnitt, der mit Ausschnitten 124a, 126a und 127a versehen ist, um die Zuleitungen 124, 126 bzw. 127 in Zusammenwirkung mit Ausschnitten 124b, 126b und 127b aufzunehmen, die in der anderen halbkreisförmigen Endwand 133a oder 132a ausgebildet sind, wenn die obere und die untere Gehäusekomponente 132 und 133 miteinander kombiniert werden, um das zylindrische Schutzgehäuse 131 fertigzustellen.
Während der Herstellung der Halbleiterlaser werden Paare aus einer oberen und unteren Gehäusekomponente 132 und 133 von oben und unten in Bezug auf jeweilige Sätze der Zuleitungen 124, 126 und 127 so positioniert, dass die halbkreisförmigen Endwände 132a und 133a mit der in Fig. 21 dargestellten gestrichelten Linie L-L ausgerichtet sind, und die obere und die untere Gehäusekomponente 132 und 133 jedes Paars werden anschließend miteinander verbunden, um die zugehörige Chiphalterung 125 einzuschließen. Das Verbinden der oberen und unteren Gehäusekomponente 132 und 133 zum Fertigstellen des zylindrischen Schutzgehäuses 131 kann unter Verwendung eines Klebstoffs oder einer Schmelzverbindungstechnik ausgeführt werden.
Nach dem Montieren der oberen und der unteren Gehäusekomponente 132 und 133 auf die oben beschriebene Weise zum Fertigstellen der zylindrischen Schutzgehäuse 131 für jeden Satz der Zuleitungen 124, 126 und 127 werden die gemeinsamen Zuleitungen 124 durch Abschneiden vom Verbindungssteg 123a in jeweiligen Abschnitten der Zuleitungen 124, 126 und 127 einwärts bezüglich des Verbindungsstegs 123a abgetrennt, um dadurch die einzelnen Halbleiterlaser fertigzustellen, die jeweils eine solche Struktur haben, bei der der Halbleiterlaserchip 121, die Monitorphotodiode 122 und die Drähte 129 und 130 innerhalb des Schutzgehäuses 131 eingeschlossen sind.
Während beim bekannten Halbleiterlaser sowohl der Halbleiterlaserchip als auch der Monitorphotodiodenchip und die Drähte freiliegen und nicht ausreichend geschützt sind, ist der Halbleiter gemäß dem in den Fig. 19 bis 22 dargestellten zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung dahingehend vorteilhaft, dass jeweilige freie Endabschnitte der Zuleitungen 124, 126 und 127, wo der Halbleiterlaserchip, der Monitorphotodiodenchip und die Drähte vorhanden sind, wirkungsvoll durch das zylindrische Schutzgehäuse 131 mit im Wesentlichen Becherform geschützt sind. Demgemäß sind sowohl der Halbleiterlaserchip 131 als auch der Monitorphotodiodenchip 122 und die Drähte 129 und 130 nicht nach außen freigelegt, und sie sind gegen äußere Kräfte ausreichend geschützt.
Auch kann, da Halbleiterlaser gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung auf einem Leiterrahmen 123 vom Einsatztyp hergestellt werden, die Herstellung derselben in vorteilhafter Weise vereinfacht werden, während es möglich ist, jeden Halbleiterlaser mit kompakter Größe und verringerten Kosten zusammenzubauen.
Ein Halbleiterlaser gemäß dem elften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nun unter Bezugnahme auf die Fig. 23 beschrieben wird, ist im Wesentlichen demjenigen gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung ähnlich, und daher werden beim Beschreiben des elften Ausführungsbeispiels der Erfindung solche Teile, die in Fig. 23 dargestellt sind, aber solchen ähnlich sind, die in den Fig. 19 bis 22 dargestellt sind, mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, die in den Fig. 19 bis 22 verwendet sind.
Beim zuvor beschriebenen zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dargestellt und beschrieben, dass der Monitorphotodiodenchip innerhalb der im Wesentlichen V-förmigen Aussparung positioniert ist, die am freien Ende jeder gemeinsamen Zuleitung des Leiterrahmens liegt. Jedoch ist gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie es in Fig. 23 dargestellt ist, das freie Ende jedes gemeinsamen Leiterrahmens 124 mit einer Chiphalterung 125 versehen, auf der die Monitorphotodiode 122 unmittelbar so montiert wird, dass ihre Lichtempfangsfläche 122a nach oben zeigt. Andererseits wird der Halbleiterlaserchip 121 auf einer Unterhalterung 134 montiert, die ihrerseits an einer solchen Position auf der Chiphalterung 125 montiert ist, dass der von der nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche 121a des Halbleiterlaserchips 121 emittierte Laserstrahl auf die Lichtempfangsfläche 122a des Monitorphotodiodenchips 122 fallen kann.
Wie im Fall des zehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung sind sowohl der Halbleiterlaserchip 121 als auch der Monitorphotodiodenchip 122 und die Drähte (nicht dargestellt) im zylindrischen Schutzgehäuse 131 eingeschlossen, und sie lie gen daher nicht nach außen frei.
Beim in Fig. 23 dargestellten elften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Monitorphotodiodenchip gesondert von der Unterhalterung vorhanden. Jedoch ist beim in Fig. 24 dargestellten zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung der Monitorphotodiodenchip mit einer Unterhalterung 135 versehen, und diese ist ihrerseits so angeordnet, dass die nach innen gerichtete Strahlemissions-Endfläche 121a des Halbleiterlaserchips 121 und die Lichtempfangsfläche 135a des Monitorphotodiodenchips jeweilige Positionen einnehmen können, die denen beim elften Ausführungsbeispiel der Erfindung ähnlich sind.
Beim in Fig. 25 dargestellten dreizehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwar ein im Wesentlichen zylindrisches Schutzgehäuse 136 aus einer oberen und einer äußeren Gehäusekomponente 137 und 138, wie dort dargestellt, im Wesentlichen dem beim zehnten, in den Fig. 19 bis 22 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ähnlich, jedoch besteht das in Fig. 25 dargestellte Schutzgehäuse 136 aus Metall, damit das Schutzgehäuse 136 erhöhte Festigkeit in Bezug auf erhöhte Temperatur aufweist.
Die Verwendung von Metall als Material für das Schutzgehäuse 136 führt zu einem Problem in Zusammenhang mit der Wärmeisolierung zwischen der gemeinsamen Zuleitung 124 und jeder der Endwände 137a und 138a der oberen bzw. unteren Gehäusekomponente 137 und 138. Angesichts dieses Problems wird, gemäß dem in Fig. 25 dargestellten dreizehnten Ausführungsbeispiel, ein thermisch isolierendes Material 39 wie z. B. Glas mit niedrigem Schmelzpunkt in jeweilige Löcher eingefüllt, die durch die Ausschnitte in jeder der Endwände 137a und 138a der oberen und unteren Gehäusekomponente 137 und 138 gebildet sind, wenn die Letzteren miteinander verbunden wer den, um das zylindrische Schutzgehäuse 136 fertigzustellen, um dadurch einen Raum aufzufüllen, der zwischen den Zuleitungen 124, 126 und 127 und dem entsprechenden Loch in der Endwand des zylindrischen Schutzgehäuses 136 gebildet ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Struktur außer dem Schutzgehäuse 137 im Wesentlichen identisch mit der beim in den Fig. 19 bis 22 dargestellten zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.
Beim in Fig. 26 dargestellten vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht ein dort dargestelltes zylindrisches Schutzgehäuse 142 aus einer oberen und einer unteren Gehäusekomponente 143 und 144. Abweichend vom beim dreizehnten Ausführungsbeispiel verwendeten zylindrischen Schutzgehäuse 136, bei dem die obere Gehäusekomponente 137 ein größeres Volumen als die untere Gehäusekomponente 138 aufweist, ist das beim vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendete zylindrische Schutzgehäuse 142 dergestalt, dass die obere Gehäusekomponente 143 aus dem folgenden Grund ein kleineres Volumen als die untere Gehäusekomponente 144 aufweist.
Wie es deutlich in Fig. 26 dargestellt ist, ist beim vierzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung der freie Endabschnitt der gemeinsamen Zuleitung 141 unter Verwendung einer Formungstechnik so geformt, dass er bei 141a schräg nach unten steht und sich dann bei 141 gerade in horizontaler Richtung erstreckt. Während der Halbleiterlaserchip 121 im sich horizontal erstreckenden Gebiet 141b des freien Endabschnitts der gemeinsamen Zuleitung 141 montiert ist, ist der Monitorphotodiodenchip 122 auf dem schrägen Gebiet 141a des freien Endabschnitts der gemeinsamen Zuleitung 141 so montiert, dass seine Lichtempfangsfläche 122a dem Halbleiterlaserchip 121 zugewandt ist. Die Verwendung der speziellen Form im freien Endabschnitt der gemeinsamen Zuleitung 141 ist dahingehend von Vorteil, dass der Wirkungsgrad, mit dem der von der nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche 121a des Halbleiterlaserchips 121 emittierte Laserstrahl vom Monitorphotodiodenchip 22 empfangen wird, erhöht werden kann.
Auf diese Art sind der Halbleiterlaserchip 121 und der Monitorphotodiodenchip 122 beide auf einem Niveau unter dem restlichen Teil der gemeinsamen Zuleitung 141 positioniert, und sie werden im Wesentlichen durch die untere Gehäusekomponente 144 umschlossen, die ein relativ großes Volumen einnimmt, während die obere Gehäusekomponente 143 als Deckel zum Verschließen der oberen Öffnung der unteren Gehäusekomponente 144 verwendet wird, wodurch der Halbleiterlaserchip, die Monitordiode und die Drähte sicher gegen äußere Kräfte geschützt werden können.
Bei einem in Fig. 27 dargestellten fünfzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Struktur des Schutzgehäuses 131 und die Befestigungsart des Halbleiterlaserchips 121, des Monitorphotodiodenchips 122 und des Schutzgehäuses 131 an der gemeinsamen Zuleitung 124 im Wesentlichen identisch mit denen, die beim zehnten, in den Fig. 19 bis 22 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet sind.
Jedoch ist die Öffnung des zylindrischen Schutzgehäuses 131 durch einen Deckel 145 mit einer optischer Linse 146 verschlossen, die an einem Teil des Deckels 145 befestigt ist, der mit der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche 121b des Halbleiterlaserchips 121 ausgerichtet ist. Das in Fig. 27 dargestellte Design ist dahingehend von besonderem Vorteil, dass der von der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche 121b des Halbleiterlaserchips 121 emittierte Laserstrahl durch die optische Linse 146 fokussiert werden kann, um für einen aus dem zylindrischen Schutzgehäuse 131 austretenden Laserstrahl hoher Energiedichte zu sorgen. Bei einem in Fig. 28 dargestellten sechzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anstelle der beim in Fig. 27 dargestellten fünfzehnten Ausführungsbeispiel verwendeten optischen Linse 146 ein holographisches Glaselement 147 an demjenigen Teil des Deckels 145 befestigt, der mit der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche 121b des Halbleiterlaserchips 121 ausgerichtet ist. Unter Verwendung des holographischen Glaselements 147 kann die Baugruppe als Hologrammlasereinheit ausgebildet werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Struktur des Schutzgehäuses 131 und die Befestigungsart des Halbleiterlaserchips 121, des Monitorphotodiodenchips 122 und des Schutzgehäuses 131 an der gemeinsamen Zuleitung 134, wie sie beide bei der praktischen Ausführung des sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung verwendet werden, im Wesentlichen identisch mit denen sind, die in den Fig. 19 bis 22 dargestellt sind.
Bei einem in Fig. 29 dargestellten siebzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine optische Faser 148 dazu verwendet, dass der Laserstrahl dem zylindrischen Schutzgehäuse 131 entnommen wird. Wie hier dargestellt, ist ein Ende der optischen Faser 148 in solcher Weise fest durch den Deckel 145 eingeführt, dass eine Endfläche 148a der optischen Faser 148 der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche 121b des Halbleiterlaserchips 121 gegenübersteht. Die Verwendung der optischen Faser 148 ist dadurch besonders vorteilhaft, dass der von der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche 121b des Halbleiterlaserchips 121 emittierte Laserstrahl in jeder beliebigen gewünschten Richtung aus dem Schutzgehäuse 131 herausgeführt werden kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Struktur des Schutzgehäuses 131 und die Befestigungsart des Halbleiterlaserchips 121, des Monitorphotodiodenchips 122 und des Schutzgehäuses 131 an der gemeinsamen Zuleitung 134, wie sie beide bei der praktischen Ausführung des siebzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung verwendet werden, im Wesentlichen identisch mit denen sind, die in den Fig. 19 bis 22 dargestellt sind.
Die Fig. 30(a) bis 30(f) veranschaulichen aufeinanderfolgende Schritte zum Herstellen von Halbleiterlasern gemäß einem achtzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das in den Fig. 30(a) bis 30(f) veranschaulichte Verfahren ist so konzipiert und wird so ausgeübt, dass im Wesentlichen zylindrische Schutzgehäuse, die jeweils dazu verwendet werden, einen Halbleiterlaserchip, eine Monitorphotodiode und Drähte für einen einzelnen Halbleiterlaser zu umschließen, integral als Rahmen zusammengefasst sind, um die Montage des jeweiligen zylindrischen Schutzgehäuses am Leiterrahmen zu erleichtern.
Wie es in Fig. 30(b) dargestellt ist, wird ein Leiterrahmen 151 mit einer Form verwendet, wie sie in Fig. 30(a) dargestellt ist, die gemeinsame Zuleitungen 152 aufweist, und der Halbleiterlaserchip 121 wird am freien Ende oder der Spitze jeder der gemeinsamen Zuleitungen 152 montiert, gefolgt von einer Montage des Monitorphotodiodenchips 122 an einer Position einwärts bezüglich des Halbleiterlaserchips 121. Die Art, auf die der Halbleiterlaserchip 121 und der Monitorphotodiodenchip 122 an der jeweiligen gemeinsamen Zuleitung 152 montiert werden, kann ähnlich derjenigen sein, die in einer der Fig. 20, 23, 24 und 26 dargestellt ist, obwohl beim achzehnten Ausführungsbeispiel angenommen wird, dass sie auf die in der Fig. 20 dargestellte Weise montiert werden.
Dann wird, wie es in Fig. 30(c) dargestellt ist, der Halbleiterlaserchip 121 (diese Bezugszahl ist in Fig. 30(c) nicht verwendet) auf jeder gemeinsamen Zuleitung 152 über einen Au-Draht 155 elektrisch mit einer Zuleitung 153 auf der Seite der gemeinsamen Zuleitung 152 verbunden, und auf ähnliche Weise wird der Monitorphotodiodenchip 122 (diese Bezugszahl ist in Fig. 30(c) nicht verwendet) auf jeder gemeinsamen Zuleitung 152 elektrisch mit einer Zuleitung 154 auf der anderen Seite der gemeinsamen Zuleitung 152 verbunden.
Danach erfolgt, wie es in Fig. 30(d) dargestellt ist, eine Bereitstellung eines Schutzgehäuserahmens 159, bei dem mehrere Schutzelemente 157 durch diskrete Verbindungsstäbe 158 in Reihe miteinander verbunden sind, wobei jedes der Schutzelemente 157 eine Form hat, wie sie später beschrieben wird. Jeweilige Baugruppen mit jeweils einander gegenüberstehenden Zuleitungen 152, 153 und 154 werden so in die jeweiligen Schutzelemente 157 eingeführt, dass die Chips 121 und 122 auf jeder gemeinsamen Zuleitung 152 innerhalb der zugehörigen Schutzelemente 157 liegen, was gemeinsam mit den Drähten 155 und 156 erfolgt.
Nach dem Einführen der Baugruppen in die Schutzelemente 157, wie in Fig. 30(d) dargestellt, werden die Verbindungsstäbe 158 des Schutzgehäuserahmens 159 und die Zuleitungen 152, 153 und 156 des Leiterrahmens 151 durchgetrennt, um die Baugruppen einzeln voneinander zu trennen, um dadurch die individuellen Halbleiterlaser zu schaffen, die jeweils die in Fig. 20 dargestellte Konstruktion aufweisen.
Jedes der Schutzelemente 157 des oben genannten Schutzgehäuserahmens 159 hat eine solche Form, wie sie in den Fig. 31 und 32 dargestellt ist. Jedes Schutzelement 157 liegt in Form eines im Wesentlichen zylindrischen Gehäuses mit einer Innenumfangsfläche vor, die mit in Umfangsrichtung beabstandeten axialen Nuten 158 und 159 versehen ist, um die Zuleitungen 153 und 154 verschiebbar aufzunehmen, wenn die jeweilige Baugruppe mit den Zuleitungen 152, 153 und 154 mit den auf der gemeinsamen Zuleitung 152 montierten Chips 121 und 122 in ein solches zylindrisches Schutzgehäuse 157 eingeführt wird.
Um jede Baugruppe an ihrer Position innerhalb des jeweiligen zylindrischen Schutzgehäuses 157 zu fixieren, wird, nachdem die Baugruppe so in das zylindrische Schutzgehäuse 157 eingeführt wurde, dass die Zuleitungen 153 und 154 in den in Umfangsrichtung beabstandeten axialen Nuten 158 und 159 in der Innenumfangswandfläche des zylindrischen Schutzgehäuses 157 aufgenommen werden, ein Bindeharz an jeweiligen Abschnitten einer ringförmigen Endfläche 160 des zylindrischen Schutzgehäuses 157 abgeschieden, wo die Zuleitungen 153 und 154 durch die Harzabscheidungen 161 und 161 sicher mit dem Schutzgehäuse 157 verbunden werden, wie es am besten in Fig. 22 dargestellt ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass dann, wenn jede der axialen Nuten 158 und 159 so gewählt wird, dass sie eine Länge aufweist, die dazu ausreicht, dass das zugehörige zylindrische Schutzgehäuse 157 sowohl den Halbleiterlaserchip 121 als auch die Monitorphotodiode 122 und die Drähte 155 und 156 vollständig einschließt, sie wirkungsvoll und zufriedenstellend geschützt werden können.
Ein neunzehntes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 33 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das verwendete Schutzgehäuse identisch mit dem in den Fig. 19 bis 22 dargestellten Schutzgehäuse 131.
Wie es in Fig. 33 dargestellt ist, zeigt die Spitze der im Schutzgehäuse 131 eingeschlossenen gemeinsamen Zuleitung 162 im Wesentlichen T-Form mit quer und axial verlaufenden Trägern 163 und 164, deren Position dem Transversal- bzw. Vertikalarm entsprechend dem Buchstaben "T" entsprechen. Der Halbleiterlaserchip 121 ist auf einem mittleren Teil des Querträgers 163 der gemeinsamen Zuleitung 162 montiert. Ein Teil des axialen Trägers 164 der gemeinsamen Zuleitung 162, der an den Querträger 163 angrenzt, ist so umgebogen, dass er nach unten geneigt ist, um für eine schräge Montagefläche zu sorgen, wo der Monitorphotodiodenchip 122 so montiert ist, dass er dem Halbleiterlaserchip 122 gegenübersteht. Der auf dem mittleren Teil des Querträgers 163 der gemeinsamen Zuleitung 162 montierte Halbleiterlaserchip 121 ist über den Draht 168 elektrisch mit der Zuleitung 166 verbunden, während der auf der schrägen Montagefläche des axialen Trägers 164 der gemeinsamen Zuleitung 162 montierte Photodiodenchip 122 durch den Draht 167 elektrisch mit der Zuleitung 165 verbunden ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Querträger 163 der gemeinsamen Zuleitung 162 beim neunzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Länge aufweist, die größer als der Innendurchmesser des zylindrischen Schutzgehäuses 131 ist, und die gemeinsame Zuleitung 162 sicher zwischen der oberen und unteren Gehäusekomponente 132 und 133 des zylindrischen Schutzgehäuses 131 eingebettet ist.
Auch ist beim neunzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung der freie Endabschnitt jeder der Zuleitungen 165 und 166 so gebogen, dass eine Form ähnlich der Form des Buchstabens "L" repräsentiert ist, wobei der freie Endabschnitt zwischen der oberen und unteren Gehäusekomponente 132 und 133 des zylindrischen Schutzgehäuses 131 eingebettet wird, wie dies für die gemeinsame Zuleitung 162 gilt.
Demgemäß ist das Schutzgehäuse 131 gemäß dem neunzehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung an den Querseiten der Zuleitungen 162, 165 und 166 und am unteren Teil der oberen und unteren Gehäusekomponente 132 und 133 befestigt, und demgemäß kann das zylindrische Schutzgehäuse 131 sicher an seiner Position fixiert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass gemäß der Beschreibung des neunzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung der Monitorphotodiodenchip 122 so an der schrägen Montagefläche des axialen Trägers 164 der gemeinsamen Zuleitung 162 montiert wird, dass der Laserstrahl vom Halbleiterlaserchip 121 wirkungsvoll auf den Monitorphotodiodenchip 122 fallen kann. Jedoch ist die Erfindung nicht immer hierauf beschränkt, sondern der Halbleiterlaserchip 122 kann, auf ähnliche Weise wie gemäß Fig. 23, mittels einer Unterhalterung auf der gemeinsamen Zuleitung 162 montiert sein, während der axiale Träger der gemeinsamen Zuleitung geradeaus gebildet ist, d. h., ohne dass die gemeinsame Zuleitung umgebogen ist, um den axialen Träger zu bilden.
Fig. 34 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterlasers gemäß einem zwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein bei diesem Ausführungsbeispiel verwendetes Schutzgehäuse 171 hat eine Form entsprechend einem im Wesentlichen zylindrischen Fass mit einem geschlossenen Ende, jedoch mit einem eingeschnittenen Abschnitt entlang einer Linie parallel zu seiner Längsachse. Genauer gesagt, beinhaltet das Schutzgehäuse 131 einen U-förmigen Körper und eine Endwand 171a, und es ist einstückig zusammen mit Zuleitungen 172, 173 und 174 geformt. Diese Zuleitungen 172, 173 und 174 werden so ausgebildet, dass sie von entgegengesetzten Flächen der Endwand 171a in der Richtung rechtwinklig zu dieser Endwand 171a nach außen vorstehen. Der Halbleiterlaserchip 121 ist auf der Spitze der Zuleitung 172 montiert, die innerhalb des Körpers des Schutzgehäuses 171 liegt, wäh rend die Monitorphotodiode 122 auf der Zuleitung 172 an einer Position montiert ist, die axial einwärts des Halbleiterlaserchips 121 auf schräge Weise liegt, damit seine Lichtempfangsfläche dem Halbleiterlaserchip 121 gegenüberstehen kann.
Der Halbleiterlaserchip 121 ist mittels eines Drahts 175 elektrisch mit der Zuleitung 173 verbunden, während der Monitorphotodiodenchip 122 über einen Draht 176 elektrisch mit der Zuleitung 174 verbunden ist. Das zwanzigste Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dahingehend besonders vorteilhaft, dass, da der Querabschnitt des Schutzgehäuses 171, der auf einer Seite des Halbleiterlaserchips 121 liegt und einer Ebene zugewandt ist, in der die Zuleitungen 172, 173 und 174 angeordnet sind, axial ausgeschnitten ist, Druckbond- und Drahtbondvorgänge mit hoher Bearbeitbarkeit wirkungsvoll an den Zuleitungen 172, 173 und 174 ausgeführt werden können.
Fig. 35 zeigt eine geschnittene Seitenansicht eines Halbleiterlasers gemäß einem einundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein dort dargestelltes Schutzgehäuse 181 hat die Form eines im Wesentlichen zylindrischen Schutzgehäuses, dessen entgegengesetzte Enden durch jeweilige Endwände verschlossen sind. Dieses zylindrische Schutzgehäuse 181 ist wie im Fall des in den Fig. 19 bis 22 dargestellten zylindrischen Schutzgehäuses in eine obere und eine untere Gehäusekomponente 182 und 183 auftrennbar. Die Spitze einer Zuleitung 184, die sicher zwischen jeweilige Endwände 182a und 182b der oberen und unteren Gehäusekomponente 182 und 183 eingebettet ist, trägt den auf ihr montierten Halbleiterlaserchip 121, und der Monitorphotodiodenchip 122 ist ebenfalls an einer Stelle auf der Zuleitung 184 auf schräge Weise montiert, die benachbart zum Halbleiterlaserchip 121 und axial einwärts bezüglich desselben liegt, damit die Lichtempfangsfläche des Monitorphotodiodenchips 122 dem Halbleiterlaserchip 122 gegenüberstehen kann.
Der mittlere Teil der Verbindung zwischen den Endwänden 182b und 183b der oberen und unteren Gehäusekomponente 182 und 183, d. h. der zentrale Abschnitt einer der einander gegenüberstehenden Endwände des zylindrischen Schutzgehäuses 181, angrenzend an den Halbleiterlaserchip 121, ist mit einem Durchgangsloch 182c für den Durchlauf des Laserstrahls vom Halbleiterlaserchip 131 aus dem zylindrischen Schutzgehäuse 181 heraus versehen. Demgemäß umschließt das zylindrische Schutzgehäuse 181, abgesehen von einem Abschnitt, der der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips 121 gegenübersteht, die Komponententeile vollständig, um jeden möglichen Einfluss zu minimieren, zu dem es durch externes Licht kommt.
Auch ist beim in Fig. 35 dargestellten einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel die gesamte Innenfläche des zylindrischen Schutzgehäuses 181 mit einer Lichtabsorptionsschicht 186 beschichtet, so dass ein Teil des von der nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips 121 emittierten Laserstrahl und/oder externes Licht, das durch das Durchgangsloch 182c nach innen eintritt, durch die Lichtabsorptionsschicht 186 absorbiert werden kann.
Da im in Fig. 35 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Intensität des von der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips 121 emittierten Laserstrahls genau eingestellt werden. Selbst wenn der von der nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips 121 emittierte Laserstrahl durch die Oberfläche des Monitorphotodiodenchips 122 reflektiert wird, kann der reflektierte Strahl durch die Lichtabsorptionsschicht 186 absorbiert werden, und daher kann jede mögliche Emission des reflektierten Strahls aus dem Schutzgehäuse 181 heraus vermieden werden. Demgemäß tritt im Fernfeldmuster des emittierten Laserstrahls keine Welligkeit auf.
Die Fig. 36 und 37 veranschaulichen in einer perspektivischen bzw. einer Seitenansicht den Halbleiterlaser gemäß einem zweiundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein bei diesem Ausführungsbeispiel verwendetes Schutzgehäuse 191 hat im Wesentlichen U-förmige Konfiguration und ist einstückig mit den Zuleitungen 192, 193 und 194 vergossen. Der Halbleiterlaserchip 121 ist an der Spitze der Zuleitung 192 mittels einer Unterhalterung 134 montiert, während der Monitorphotodiodenchip 122 an einer Position einwärts bezüglich des Halbleiterlaserchips 121 auf der Zuleitung 192 montiert ist.
Jeweilige Endflächen der Zuleitungen 192, 193 und 194, die innerhalb des U-förmigen Schutzgehäuses 191 eingeschlossen sind, sind mit Bezugsflächen 192a, 193a und 194a versehen, die in derselben Ebene liegen, und der Halbleiterlaserchip 121 ist so auf der Zuleitung 192 montiert, dass seine nach außen gerichtete Strahlemissions-Endfläche 121b mit einer der Bezugsflächen 192a, 193a und 194a fluchtet.
Das Bereitstellen der Bezugsflächen 192a, 193a und 194a an den jeweiligen Endflächen der Zuleitungen 192, 193 und 194 ist dahingehend wirkungsvoll, die Genauigkeit zu verbessern, mit der der erfindungsgemäße Halbleiterlaser in ein externes System einsetzbar ist. Auch ist die Ausbildung des Schutzgehäuses 191 in solcher Weise, dass es im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, dahingehend von Wirkung, für einen Ausgleich zwischen der Befestigung des Halbleiterlaserchips 121 und anderer Teile, die Befestigung des Halbleiterlasers am externen System und die Produktivität des Halbleiterlaserchips 121 zu sorgen.
Die Fig. 38 und 39 zeigen in einer perspektivischen bzw. einer Seitenansicht den Halbleiterlaser gemäß einem dreiundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein bei diesem Ausführungsbeispiel verwendetes Schutzgehäuse 195 weist im Wesentlichen U-förmige Konfiguration auf, mit einer im Wesentlichen rechteckigen Basis 196 und einem Paar Seitenwänden 197 und 197 rechtwinklig zur Basis 196. Die Basis 196 verfügt über eine Innenseite 196a, die unter Verwendung einer Schaltkreis-Drucktechnik mit einem gedruckten Muster einer Zuleitung 198 und mehrerer Zuleitungen 199 versehen ist. Die Zuleitung 198 verfügt über eine Spitze, auf der der Halbleiterlaserchip 191 mittels der Unterhalterung 122 montiert ist, und auch der Monitorphotodiodenchip 122 ist darauf an einer Position einwärts bezüglich des Halbleiterlaserchips 121 montiert. Ein Detektorphotodiodenchip 120, der so ausgebildet ist, dass er ein vom Laserstrahl vom Halbleiterlaserchip 21 geliefertes Lichtsignal erfasst, das anschließend reflektiert wurde, ist an einer Seitenfläche 196b der Basis 196 montiert.
Das bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete im Wesentlichen U-förmige Schutzgehäuse 195 verfügt ebenfalls über Bezugsflächen, die durch jeweilige Endflächen 197a und 197a der Seitenwände 197 und 197 benachbart zu derjenigen Seitenfläche 196b, an der der Detektorphotodiodenchip 100 montiert ist, gebildet sind, jedoch mit einer Positionierung auf einem Niveau, das mit einem kleinen Weg bis außerhalb der Ebene vorsteht, in der die Seitenfläche 196b liegt.
Wie es am besten in Fig. 39 dargestellt ist, ist an den Bezugsflächen 197a und 197a des Schutzgehäuses 195 eine holographische Glasplatte 101 befestigt, um eine Hologrammlasereinheit zu bilden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Bezugsflächen 197a und 197a durch die entgegengesetzten Endflächen 197b und 197b der Seitenwände 197 und 197 entfernt von der Seitenfläche 196b, an der der Detektorphotodiodenchip 100 montiert ist, gebildet sein können.
Fig. 40 veranschaulicht den Halbleiterlaser gemäß einem vierundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel betrifft eine Verbesserung, die am in den Fig. 19 bis 22 dargestellten Schutzgehäuse 131 ausgeführt ist, spezieller die Anordnung, bei der ein Schutzgehäuse 110 gleichmäßig durch jeweilige Spitzen der Zuleitungen 113, 114 und 115 eines Leiterrahmens 112 gehalten wird.
Das beim Ausführungsbeispiel der Fig. 24 verwendete Schutzgehäuse 110 ist in eine obere Gehäusekomponente 111 und eine untere Gehäusekomponente auftrennbar, wie im Fall des in den Fig. 19 bis 22 dargestellten Schutzgehäuses 131, und die obere Gehäusekomponente 111 ist dadurch an ihrer Position fixiert, dass dafür gesorgt ist, dass ein Bodenabschnitt 111a der oberen Gehäusekomponente 111 und ein Bodenabschnitt der unteren Gehäusekomponente die Zuleitungen 111, 114 und 115 halten. Es ist zu beachten, dass in Fig. 40 nur die obere Gehäusekomponente 111 im Schnitt dargestellt ist.
Der Halbleiterlaserchip 121 ist an einer auf der Zuleitung 113 ausgebildeten Chiphalterung montiert, während der Monitorphotodiodenchip 112 auf der Zuleitung 113 an einer Position einwärts bezüglich der Chiphalterung 116 montiert ist.
Auch ist gemäß dem vierundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Deckel 111b mit einem in ihm ausgebildeten Loch 111c einstückig am Ort entgegengesetzt zum Bodenabschnitt 111a mit dem Schutzgehäuse 110 ausgebildet. Dieser Deckel 111b verfügt über erhebliche Dicke, und jeweilige Spitzenabschnitte 114a und 115a der Zuleitungen 114 und 115 sowie entgegengesetzte Seiten 116a und 116a der Chiphalte rung 116 auf der Zuleitung 112 sind sicher zwischen zueinander passenden Flächen des Deckels 111b der oberen Gehäusekomponente 111 und einen ähnlichen Deckel (in Fig. 40 nicht dargestellt) der unteren Gehäusekomponente eingebettet, wenn die obere und untere Gehäusekomponente miteinander verbunden sind, um das vollständige Schutzgehäuse 110 zu bilden. Auf diese Weise wird das Schutzgehäuse 111, durch den Deckel 111b und den unteren Abschnitt 110a, an den Zuleitungen 113, 114 und 115 befestigt. Demgemäß kann, gemäß dem in Fig. 40 dargestellten Ausführungsbeispiel, die Befestigung des hohlen Schutzgehäuses 110 sicher vorgenommen werden.
Wenn der Halbleiterlaser gemäß einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele als Lichtquelle in einem System zum Bespielen und/oder Abspielen einer optischen Platte verwendet wird, und wenn sowohl der Halbleiterlaserchip als auch der Monitorphotodiodenchip und die Drähte durch die Harzschicht einzuschließen sind, ist es bevorzugt, dass derjenige Teil der Harzschicht, der mit der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips ausgerichtet ist, eine Harzdicke nicht über 500 um aufweist und er gleichzeitig parallel zur nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips liegt. Dies, da dann, wenn der Halbleiterlaser als Lichtquelle in einem System zum Bespielen und/oder Abspielen einer optischen Platte zu verwenden ist, jede mögliche Abweichung der optischen Achse aufgrund des Vorliegens einer Harzschicht, die die nach außen gerichtete Strahlemissions-Endfläche bedeckt und alle möglichen Mehrfachreflexionen von Licht zwischen der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche und der Oberfläche der Harzschicht zu Problemen führen können.
Fig. 11 zeigt eine Laseremissionscharakteristik des Halbleiterlasers, bei dem die nach außen gerichtete Strahlemissions-Endfläche des Laserdiodenchips mit einer parallel zu ihr liegenden Harzschicht bedeckt ist, die eine Harzdicke nicht über 500 um aufweist. Wie es aus der in Fig. 11 dargestellten Laseremissionscharakteristik erkennbar ist, zeigen, da die nach außen gerichtete Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips mit einer Harzschicht mit einer Harzdicke von 500 um bedeckt ist, die aus einem einzelnen Kunstharz besteht, sowohl eine Kurve Θ , die das Muster der Verteilung des Laserstrahls in horizontaler Richtung bezüglich einer aktiven Schicht, in der Laserschwingung stattfindet, repräsentiert, und eine Kurve Θ , die dieses in einer vertikalen Richtung bezüglich der aktiven Schicht repräsentiert, einen Einzelpeak.
Aufzeigen beide im Kurvenbild der Fig. 11 dargestellten Kurven keine Abweichung der optischen Achse, da derjenige Teil der Harzschicht, der mit der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips ausgerichtet ist, parallel zu dieser nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche liegt.
Demgemäß ermöglicht es die Erfindung gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ausführungsbeispiele, einen Halbleiterlaser zu schaffen, der wirkungsvoll und mit bestem Vorteil als Lichtquelle in einem System zum Bespielen und/oder Abspielen optischer Platten verwendbar ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass es bei der praktischen Ausführung eines beliebigen der vorstehenden Ausführungsbeispiele der Erfindung ausreicht, wenn die Harzdicke der Harzschicht nicht größer als 500 um ist. Selbst wenn die Harzdicke zu 400, 300, 200 oder 100 um gewählt wird, kann der sich ergebende Halbleiterlaser zufriedenstellende Eigenschaften zeigen. Wenn jedoch die Harzdicke zu klein ist, kann an der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips unter dem Einfluss der Umgebungs feuchtigkeit Korrosion auftreten, und dies kann zu einer beträchtlichen Variation des elektrischen Betriebsstroms des Lasers führen, und daher beträgt die minimal zulässige Harzdicke vorzugsweise 10 um.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist nun klar geworden, dass gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, der Halbleiterlaserchip, der Monitorphotodiodenchip und die Drähte wirkungsvoll vor äußeren Kräften geschützt werden können, da das Schutzgehäuse, das integral an den Sockel angepasst ist, an dem der Halbleiterlaserchip und der Monitorphotodiodenchip montiert sind, und der durch die Harzschicht bedeckt ist, einen Einschluss zum Schützen zumindest des Halbleiterlaserchips, des Monitorphotodiodenchips, des ersten Drahts, der elektrisch mit dem Halbleiterlaserchip verbunden ist, und des zweiten Drahts, der elektrisch mit dem Monitorphotodiodenchip verbunden ist, ausübt. Demgemäß werden sowohl die Handhabung des Halbleiterlasers als auch der Herstellprozess einfach.
Auch können gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, da der Sockel aus einer Zuleitung eines Leiterrahmens besteht und ein Schutzgehäuse in Form eines wesentlich zylindrischen Gehäuses verwendet wird, das an einem seiner Enden geschlossen ist, wobei sich die Zuleitung durch die Endwand des zylindrischen Gehäuses erstreckt, der Halbleiterlaserchip und der Monitorphotodiodenchip, die innerhalb des zylindrischen Gehäuses eingeschlossen sind, auf dem Leiterrahmen ausgebildet werden, was den Prozess zum Herstellen des Halbleiterlasers vereinfacht und es gleichzeitig ermöglicht, den Halbleiterlaser mit kompakter Größe zu verringerten Kosten herzustellen.
Erneut bestehen, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, der Sockel, ein erster Leiter und ein zweiter Leiter aus jeweiligen Zuleitungen des Leiterrahmens, und das Schutzgehäuse ist in Form eines im Wesentlich zylindrischen Gehäuses verwendet, das an einem Ende geschlossen ist und eine Innenumfangsfläche aufweist, die mit in Umfangsrichtung beabstandeten Nuten versehen ist, so dass die zwei äußersten Zuleitungen in den jeweiligen Nuten aufgenommen werden können, um die Zuleitungen integral am Schutzgehäuse zu befestigen. Daher kann, wenn das Schutzgehäuse um die Zuleitungen herum zu montieren ist, dies leicht unter Verwendung der Nuten als Führungen bewerkstelligt werden, entlang denen die Zuleitungen während des Einführens der Zuleitungen in das Schutzgehäuse geführt werden. Gemäß der Erfindung können demgemäß, unter Verwendung der Schutzgehäuse, die mittels Verbindungsstäben miteinander verbunden sind, um einen Rahmen von Schutzgehäusen zu bilden, die so einen Rahmen bildenden Schutzgehäuse leicht um mehrere Sätze von Zuleitungen herum montiert werden, um dadurch die Produktivität zu erhöhen.
Ferner weist das Schutzgehäuse gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung eine abgedichtete Struktur auf, mit Ausnahme eines in ihm ausgebildeten Lochs zum Hindurchlassen des von der nach außen gerichteten Strahlemissions- Endfläche des Halbleiterlaserchips emittierten Laserstrahls, und es verfügt über eine mit einer Lichtabsorptionsschicht beschichtete Innenseite. Demgemäß kann nicht nur von außen in das Schutzgehäuse eindringendes Licht wirkungsvoll abgeschirmt werden, sondern auch ein Teil des Laserstrahls, der nicht aus dem Schutzgehäuse austreten konnte, und eine kleine Menge von durch das Loch eintretendem Licht können durch die Lichtabsorptionsschicht absorbiert werden. Daher kann nicht nur die Handhabung einfach sein, sondern jeder mögliche Einfluss, zu dem es durch Außenlicht kommt, kann minimiert werden, um eine genaue Einstellung der Intensität des Laserstrahls zu erzielen, der vom Halbleiterlaserchip zur Außenseite des Schutzgehäuses emittiert wird.
Außerdem ermöglicht es die Verwendung des optischen Elements im Teil des Schutzgehäuses, in dem der vom Halbleiterlaserchip emittierte Laserstrahl zur Außenseite des Schutzgehäuses läuft, nicht nur einfache Handhabung zu erzielen, sondern es wird auch ermöglicht, den Laserstrahl entsprechend den Eigenschaften des optischen Elements zu entnehmen.
Darüber hinaus ist das Schutzgehäuse mit Bezugsflächen versehen, die eine Bezugsebene bilden, die dann verwendet wird, wenn der Sockel, der den an ihm montierten Halbleiterlaserchip trägt, in eine andere Ausrüstung einzubauen ist. Daher kann der erfindungsgemäße Halbleiterlaser leicht in externe Ausrüstungen eingebaut werden. Dabei bildet die im Schutzgehäuse definierte Bezugsebene eine Bezugsposition, an der der Sockel relativ zur Ausrüstung positioniert sein sollte. Demgemäß kann nicht nur die Handhabung einfach sein, sondern es kann auch die Position in der Ausrüstung genau definiert werden, an der der vom Halbleiterlaserchip emittierte Laserstrahl auftreffen soll.
Es wird nun auf die Fig. 41 Bezug genommen, die ein fünfundzwanzigstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wobei die Bezugszahl 201 einen Sockelträger repräsentiert; die Bezugszahl 202 einen fest am Träger 201 montierten Sockel repräsentiert; die Bezugszahl 203 einen an einer Seitenfläche 202a des Sockels 202 montierten Halbleiterlaserchip repräsentiert; die Bezugszahl 204 einen an der Seitenfläche 202a des Sockels 202 montierten Monitorphotodiodenchip repräsentiert; und die Bezugszahl 205 eine Detektorphotodiode repräsentiert, die auf der Oberseite 202b des Sockels 202 montiert ist.
Der Halbleiterlaserchip 203 und ein Teil der Seitenfläche 202a des Sockels 202 um den Halbleiterlaserchip 203 herum sind durch eine transparente Harzschicht 211 bedeckt, die z. B. aus Silikon bestehen kann. Oberflächenbereiche der transparenten Harzschicht 211, die dem Monitorphotodiodenchip 204 gegenüberstehen bzw. in der Richtung entgegengesetzt zum Monitorphotodiodenchip 204 zeigen, sind parallel zueinander gemacht, da dann, wenn diese Oberflächenbereiche nicht parallel zueinander sind, die optische Achse unter dem Einfluss eines Linseneffekts abweichen kann. Teile der Harzschicht 211, die mit den parallelen Flächenbereichen ausgerichtet sind, weisen eine Dicke nicht über 500 um auf. Wenn die Harzdicke in jedem dieser Teile der Harzschicht 211 zu groß ist, kann die Strahlemissionscharakteristik durch die Wirkung einer Mehrfachreflexion des Lichts zwischen der Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips 203 und der Oberfläche der transparenten Harzschicht 211 in solchem Ausmaß gestört werden, dass der Halbleiterlaser nicht mehr als Lichtquelle in einem System zum Bespielen und/oder Abspielen optischer Platten verwendbar ist. Nachfolgend wird ein Beispiel der Laseremissionscharakteristik erörtert, wie sie sich bei einem Halbleiterlaser zeigt, bei dem die Strahlemissions-Endfläche des Laserdiodenchips mit einer parallel zu ihr liegenden Harzschicht bedeckt ist, die eine Harzdicke nicht über 500 um aufweist.
Wie es aus der Fig. 11 ersichtlich ist, zeigen, da die Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips 302 durch eine Harzschicht mit 500 um Harzdicke aus einem einzelnen Kunstharz bedeckt ist, sowohl eine Kurve Θ , die ein Verteilungsmuster des Laserstrahls in horizontaler Richtung relativ zu einer aktiven Schicht, in der Laserschwingung auftritt, repräsentiert, und eine Kurve Θ , die dasjenige in vertikaler Richtung relativ zur aktiven Schicht repräsentiert, einen Einzelpeak.
Auch zeigen beide im Kurvenbild der Fig. 11 dargestellten Kurven keine Abweichung der optischen Achse, da derjenige Teil der Harzschicht, der mit der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips ausgerichtet ist, parallel zu dieser nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche liegt.
Anders gesagt, ist es gemäß der in Fig. 41 dargestellten Struktur möglich, einen Halbleiterlaser zu schaffen, der in einem System zum Bespielen und/oder Abspielen optischer Platten mit bestem Vorteil wirkungsvoll als Lichtquelle verwendbar ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass es ausreicht, wenn beim praktischen Ausüben der Erfindung die Harzdicke der Harzschicht nicht größer als 500 um ist. Selbst wenn die Harzdicke zu 400, 300, 200 oder 100 um gewählt wird, kann der sich ergebende Halbleiterlaser zufriedenstellende Eigenschaften zeigen. Wenn jedoch die Harzdicke zu klein ist, kann an der nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips unter dem Einfluss der Umgebungsfeuchtigkeit Korrosion auftreten, und dies kann zu einer beträchtlichen Variation des elektrischen Betriebsstroms des Lasers führen, weswegen die minimal zulässige Harzdichte vorzugsweise 10 um beträgt.
Auf dem Träger 201 ist eine Kappe 206 aus Kunststoff fest so montiert, dass sie den Sockel 202, den Halbleiterlaserchip 203 und die Photodiodenchips 204 und 205 einschließt. Diese Kunststoffkappe 206 verfügt über eine Endwand, die mit einem mit dem Sockel 202 ausgerichteten Loch 206a versehen ist, und an der Endwand der Kappe 206 ist ein Glasblock 207 fest so angebracht, dass er das Loch 206a bedeckt. Ein Teil des Glasblocks 207, entgegengesetzt zum Loch 206a, ist mit einen Hologramm 207a versehen. Die Kunststoffkappe 206 dient le diglich dazu, eine Halterung für den Glasblock 207 zu bilden, und es ist keine Fensterplatte erforderlich.
Der Halbleiterlaser mit der oben beschriebenen Konstruktion arbeitet auf die folgende Weise. Der Halbleiterlaser 203 emittiert einen ersten Laserstrahl zum Monitorphotodiodenchip 204 sowie einen zweiten Laserstrahl zum Glasblock 207. Aufgrund des elektrischen Stroms, der proportional zur vom Monitorphotodiodenchip 204 empfangenen Lichtmenge ist, wird die Intensität des vom Halbleiterlaserchip 203 emittierten ersten Laserstrahls auf einen vorbestimmten Wert eingestellt. Die Intensität des vom Halbleiterlaserchip 203 emittierten zweiten Laserstrahls ist im Wesentlichen proportional zu der des ersten Laserstrahls, und daher wird er indirekt dadurch eingestellt, dass die Intensität des ersten Laserstrahls eingestellt wird. Andererseits tritt der vom Halbleiterlaserchip 203 emittierte zweite Laserstrahl aus der Kappe 206 aus und durchläuft den Glasblock 207 zu einer optischen Platte (nicht dargestellt) hin, und er wird anschließend an der optischen Platte reflektiert, um auf das Hologramm 207a zu fallen. Der auf das Hologramm 207a fallende reflektierte Laserstrahl wird gebeugt, und ein Teil der gebeugten Strahlen läuft durch den Glasblock 207 und wird anschließend durch den Detektorphotodiodenchip 205 erfasst. Auf diese Weise kann durch Einstellen der Intensität des ersten Laserstrahls in solcher Weise, dass die Intensität des zweiten Laserstrahls auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, und auch durch Aufstrahlen des zweiten Laserstrahls auf die optische Platte, damit der an der optischen Platte reflektierte Laserstrahl durch den Detektorphotodiodenchip 205 erfasst werden kann, ein Signal erhalten werden, das die auf der optischen Platte aufgezeichnete Information anzeigt. Auf diese Weise wird ein Halbleiterlaser vom Typ mit Kunststoffgehäuse mit Signalerfassungsfähigkeit realisiert.
Wie oben beschrieben, ändert sich beim fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, da der Halbleiterlaserchip 203 durch die transparente Harzschicht 211 aus Silikon abgedeckt ist, um den Halbleiterlaserchip 203 hermetisch abzudichten, der Zustand der Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips 203 unter dem Einfluss von Feuchtigkeit nicht, wodurch jede Möglichkeit einer Beeinträchtigung des Halbleiterlaserchips 203 vermieden ist. Demgemäß ist das Erfordernis, teures Inertgas und eine teure Metallkappe, wie bei den bekannten Bauteilen erforderlich, zu verwenden, in vorteilhafter Weise beseitigt, und daher ist kein komplizierter Zusammenbau erforderlich, wozu das Einfüllen des Inertgases und das Aufsetzen einer Fensterplatte auf die Metallkappe gehören.
Angesichts dieser Effekte kann ein Halbleiterlaser realisiert werden, der billig im Vergleich mit den bekannten Bauteilen ist und erhöhte Umgebungsstabilität aufweist.
Auch besteht, da die aus Silikon bestehende und den Halbleiterlaserchip 203 bedeckende transparente Harzschicht 211 Wärmebeständigkeit aufweist, keine Möglichkeit, dass sich die transparente Harzschicht 211 unter dem Einfluss von durch den Halbleiterlaserchip 203 entwickelter Wärme und der Umgebungstemperatur verfärbt und/oder verformt.
Fig. 42 veranschaulicht ein sechsundzwanzigstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Angesichts der Ähnlichkeit zwischen dem fünfundzwanzigsten und dem sechsundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in Fig. 41 dargestellte Teile, die solchen ähnlich sind, die in Fig. 42 dargestellt sind, mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet, die in Fig. 41 verwendet sind.
Beim in Fig. 42 dargestellten Ausführungsbeispiel sind verschiedene transparente Harzschichten, die allgemein mit 214 gekennzeichnet sind und beide aus Silikonharz bestehen, dazu verwendet, den Halbleiterlaserchip 203, den Monitorphotodiodenchip 204 bzw. den Detektorphotodiodenchip 205 zu bedecken. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass nicht nur die Oberflächengebiete der transparenten Harzschicht 204, die den Halbleiterlaserchip 203 bedeckt, wobei die eine dem Photodiodenchip 204 gegenübersteht und die andere in einer Richtung entgegengesetzt zum Monitorphotodiodenchip 204 zeigt, zueinander parallel gemacht sind, während gleichzeitig diejenigen Teile der Harzschicht 214 auf dem Halbleiterlaserchip 204, die mit den jeweiligen parallelen Oberflächengebieten ausgerichtet sind, eine Dicke nicht über 500 um aufweisen. Demgemäß kann jede mögliche Beeinträchtigung der Eigenschaften sowohl des Halbleiterlaserchips 203 als auch des Monitorphotodiodenchips 204 als auch des Detektorphotodiodenchips 205 unter dem Einfluss externer Feuchtigkeit vermieden werden.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass zwar bei den in den Fig. 41 und 42 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kunststoffkappe 206 verwendet ist, dass jedoch eine Metall- oder Keramikkappe anstelle einer Kunststoffkappe verwendet werden kann.
Es sei auch darauf hingewiesen, dass zwar bei den in den Fig. 41 und 42 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kombination aus dem Sockelträger 201 und dem Sockel 202 dazu verwendet ist, den Halbleiterlaserchip 203 zu montieren, dass jedoch diese Kombination durch einen Leiterrahmen oder eine gedruckte Leiterplatte ersetzt werden kann. In einem solchen Fall ist kein Arbeitsvorgang zum Ansetzen der Zuleitungen an den Sockelträger und zum Befestigen des Sockels erforderlich, und demgemäß kann die Produktivität erhöht werden.
Wie oben beschrieben, ändert sich auch beim sechsundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, da der Halbleiterlaserchip 203 durch die transparente Harzschicht 214 aus Silikon bedeckt ist, um den Halbleiterlaserchip 203 hermetisch abzudichten, der Zustand der Strahlemissions-Endfläche des Halbleiterlaserchips 203 unter dem Einfluss von Feuchtigkeit nicht, um dadurch jede Möglichkeit einer Beeinträchtigung des Halbleiterlaserchips 203 zu vermeiden. Demgemäß ist das Erfordernis, teures Inertgas und eine teure Metallkappe, wie bei bekannten Bauteilen erforderlich, in vorteilhafter Weise beseitigt, und daher ist kein komplizierter Zusammenbau einschließlich des Einfüllens des Inertgases und des Anbringens einer Fensterplatte an der Metallkappe erforderlich. Angesichts dieser Effekte kann ein Halbleiterlaser realisiert werden, der im Vergleich mit den bekannten Bauteilen billig ist und erhöhte Umgebungsstabilität aufweist.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen derselben beschrieben wurde, ist es zu beachten, dass dem Fachmann verschiedene Änderungen und Modifizierungen erkennbar sind. Beispielsweise ist zwar beschrieben, dass das bei der praktischen Anwendung der Erfindung verwendete transparente Harz aus Silikonharz besteht, jedoch kann hierfür von Epoxidharz, Polyimidharz, Fluorharz oder UV- härtbarem Harz ein beliebiges verwendet werden.
Es ist zu beachten, dass derartige Änderungen und Modifizierungen im Schutzumfang der durch die beigefügten Ansprüche definierten Erfindung enthalten sind, solange sie nicht davon abweichen.

Claims

1. Halbleiterlaser mit: einem Träger (3, 13, 24, 34, 44, 54, 73, 125, 152, 163, 184, 192, 196, 201), einem Halbleiterlaserchip (1, 11, 21, 31, 41, 51, 71, 121, 203) und einer den Laserchip einschließenden Harzschicht (2, 24, 211), die aus einem einzelnen Syntheseharz besteht und eine nach außen gerichtete Strahlemissions-Endfläche (1a, 11a, 21a, 31a, 41a, 51a) des Laserchips bedeckt; wobei die Harzschicht (2) eine Oberfläche im Wesentlichen parallel zur nach außen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass die Obergrenze der Dicke der Harzschicht (2, 24, 211) 500 um beträgt, um dadurch das Auftreten von Mehrfachreflexionen innerhalb der Harzschicht (2, 24, 211) zu minimieren, wobei jedoch Dicken im Bereich von 200 um bis 500 um nicht enthalten sind.

2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei dem der Träger ein Sockel ist und ferner ein Überwachungsphotodiodenchip vorhanden ist, der an einer Position einwärts in Bezug auf den Laserchip am Sockel montiert ist.

3. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei dem der Träger ein Leiterrahmen ist und der Laserchip über eine Unterhalterung an einem der Leiter des Leiterrahmens montiert ist, ferner mit einer Überwachungsphotodiode, die an einem der Leiter an einer Position einwärts in Bezug auf den Laserchip montiert ist, wobei die Richtung, in der sich eine Lichtempfangsfläche der Überwachungsphotodiode erstreckt, sich im Wesentlichen rechtwinklig zu einer nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips erstreckt.

4. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei dem der Träger ein Leiterrahmen ist, ein Abschnitt eines der Leiter des Leiterrahmens, der einwärts in Bezug auf den Laserchip liegt, so geneigt ist, dass er einer nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips gegenübersteht, und ferner eine Monitorphotodiode vorhanden ist, die im geneigten Abschnitt des einen der Leiter des Leiterrahmens montiert ist.

5. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, bei dem der Träger ein Leiterrahmen ist, ein Abschnitt eines der Leiter des Leiterrahmens, der einwärts in Bezug auf den Laserchip liegt, nach innen ausgespart ist, und ferner eine Überwachungsphotodiode vorhanden ist, die im ausgesparten Abschnitt in einem der Leiter des Leiterrahmens montiert ist, wobei sich die Richtung, in der sich eine Lichtempfangsfläche der Überwachungsphotodiode erstreckt, im Wesentlichen rechtwinklig zu einer nach innen gerichteten Strahlemissions-Endfläche des Laserchips erstreckt.