JP2002524883A - 光放射する電力半導体構成素子を有する装置と該装置を製造するための方法 - Google Patents

光放射する電力半導体構成素子を有する装置と該装置を製造するための方法

Info

Publication number
JP2002524883A
JP2002524883A JP2000569476A JP2000569476A JP2002524883A JP 2002524883 A JP2002524883 A JP 2002524883A JP 2000569476 A JP2000569476 A JP 2000569476A JP 2000569476 A JP2000569476 A JP 2000569476A JP 2002524883 A JP2002524883 A JP 2002524883A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power semiconductor
light
optical waveguide
semiconductor component
plastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000569476A
Other languages
English (en)
Inventor
アクリン ブルーノ
シュペート ヴェルナー
グレーチュ シュテファン
Original Assignee
オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー オッフェネ ハンデルスゲゼルシャフト
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー オッフェネ ハンデルスゲゼルシャフト filed Critical オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー オッフェネ ハンデルスゲゼルシャフト
Publication of JP2002524883A publication Critical patent/JP2002524883A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4249—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/0232—Lead-frames
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4251—Sealed packages
    • G02B6/4253—Sealed packages by embedding housing components in an adhesive or a polymer material
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4256—Details of housings
    • G02B6/4262—Details of housings characterised by the shape of the housing
    • G02B6/4263—Details of housings characterised by the shape of the housing of the transisitor outline [TO] can type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4266—Thermal aspects, temperature control or temperature monitoring
    • G02B6/4268—Cooling
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4266—Thermal aspects, temperature control or temperature monitoring
    • G02B6/4268—Cooling
    • G02B6/4269—Cooling with heat sinks or radiation fins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49171—Fan-out arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0235—Method for mounting laser chips
    • H01S5/02355—Fixing laser chips on mounts
    • H01S5/0237—Fixing laser chips on mounts by soldering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02469—Passive cooling, e.g. where heat is removed by the housing as a whole or by a heat pipe without any active cooling element like a TEC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 光放射する電力半導体構成素子（３）が、良好な熱移行接触部の形成のもと金属製の支持構造体（１）に取り付けられている。プラスチック保護体（９）が、一種のキャップの形式で、光射出領域（８）の切欠のもとで電力半導体構成素子（３）を取り囲む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は請求項１の上位概念部に記載した、光放射する電力半導体構成素子を
有する装置、および請求項１７に記載した、前記装置を製造するための方法に関
する。
【０００２】 光放射する電力半導体構成素子特に半導体レーザを銅板上に取り付け、電力半
導体構成素子において変換された損失熱を効率よく導出するためにこの銅板を水
冷却部に結合する構成はすでに公知である。この銅板と電力半導体構成素子との
間の結合をはんだ付けまたは接着によって実現することができる。
【０００３】 さらにこのような形式の装置の電力半導体構成素子を周囲の影響から保護する
ためにケーシング内に収容する構成もすでに公知である。このケーシングは汎用
の形式では銅板自体と、この銅板上に載置した、電力半導体構成素子を取り囲む
金属キャップとによって形成される。
【０００４】 このような公知の解決策において実際に生じる問題は主にヒートシンク（銅板
）と電力半導体構成素子との熱的かつ／または機械的な結合と、ケーシングから
の光学的な有効出力の出力結合とに関するものである。第１の観点に関連して、
汎用の形式で使用される半導体材料（例えばＧａＡｓ）の熱的な膨張係数と、銅
の熱的な膨張係数との間で大きな差（ファクタ３）が存在することが問題である
。これにより、電力半導体構成素子と銅板との間の結合継ぎ目（例えばはんだ付
け部または接着部）は時間がたつにつれ機械的な影響を受け、これにより熱移行
抵抗が増加し、極端な場合には電力半導体構成素子の剥離さえ生じ得るという危
険が生じる。第２の観点に関連して、ケーシングからの光学的なレーザ出力を出
力結合するために、場合によっては光学系の設けられた出力窓、または（光導波
路を使用する際には）金属キャップを通る導波路貫通部が必要である。実際には
調整に関する問題がよく生じる。
【０００５】 さらに前述した装置は、光射出窓または導波路貫通部を有する金属キャップケ
ーシングの製造に基づき比較的コストが高くなり、かつ手間のかかる組付け経過
を必要とする。
【０００６】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７０６２７９号明細書には、金属的なベ
ース支持体上に固定された電力半導体レーザを有するレーザ装置が記載されてい
る。金属的なベース支持体上にはケーシングカバーが取り付けられており、この
ケーシングカバーは透光性の光射出領域を有している。
【０００７】 欧州特許第０８６９５９０号明細書には垂直共振器レーザダイオードが記載さ
れており、この垂直共振器レーザダイオードは、底面、壁面および蓋面がプラス
チックから成るケーシング内に収容されている。このケーシング蓋には電力監視
システムが組み込まれている。
【０００８】 米国特許第５３２７４４３号明細書には金属製のヒートシンク上に組付けられ
た電力半導体レーザが記載されており、この電力半導体レーザはキャップ状のケ
ーシング蓋によって取り囲まれている。このケーシング蓋を一体的なプラスチッ
ク射出成形体として実現することができる。ケーシング蓋は透光性の光射出窓を
有している。
【０００９】 欧州特許公開第０５９２７４６号明細書にはレーザダイオードと光導波路とを
一緒に流込成形材料で埋め込んだレーザ装置が記載されている。このレーザダイ
オードは流込成形材料被覆体によって光射出面を除いて形状整合するように埋め
込まれる。
【００１０】 本発明の課題は、ケーシング内に収容されて外部の影響から保護された、光放
射する電力半導体構成素子を備えた、簡単に組立られかつコスト安に製造可能な
装置を提供することである。さらに本発明ではこのような形式の製造技術的に簡
単かつコスト安に実施可能な装置を製造するための方法を提供することである。
【００１１】 この本発明の課題は請求項１の特徴部に記載した構成および請求項１７の特徴
部に記載した手段に基づき解決された。
【００１２】 本発明に基づき電力半導体構成素子はプラスチック保護体内に収容されており
、この場合損失熱の導出は主に金属製の支持構造体を介して行われる。このプラ
スチック保護体は、支持構造体が光射出領域を除いてほぼ形状整合的に被覆され
るように、予め製造した支持構造体に硬化するプラスチック材料を簡単に射出成
形することによって得られる。切り欠かれた光射出領域を、例えば射出成形段階
前に最適に位置決めしてあとで取り除く犠牲部材によって、または光導波路によ
って実現することができる。従来技術で収容するために使用されていた金属キャ
ップは廃止される。本発明の構造の重要な利点は、簡単かつコスト安な形式で実
現でき、しかも熱的な損失出力の導出並びに光学的な有効出力の出力結合に関し
てに実際に即した要求的な大規模を満たすことにある。
【００１３】 有利にはプラスチック保護体が主として非透光性のプラスチック材料から成っ
ている。光学的に透明なプラスチック材料は大抵、運転時における電力半導体構
成素子の熱的な膨張に対して極めて悪い適合性を有しているということが明らか
にされている。拡散される充填材料粒子特にガラス粒子をプラスチック保護体に
入れることによって、電力半導体構成素子とプラスチック保護体との間の熱的な
適合性を好都合に影響させ、場合によっては改良することができる。
【００１４】 プラスチック保護体を、目的に応じて熱可塑性プラスチックからも熱硬化性プ
ラスチックからも構成することができる。この場合、実際には熱可塑性プラスチ
ックからなるプラスチック保護体を特に適したものとして示した。しかし例えば
流込コンパウンドまたはグローブトップコンパウンドのような他のプラスチック
材料もプラスチック保護体を構成するために使用することができる。
【００１５】 有利には支持構造体は金属薄板特にリードフレームから製造された個別化部材
、特に打抜部材である。これらのリードフレームは大規模に従来の電子的な構成
素子用の支持体として使用されており、すでにある製造技術でもってコスト安に
大量に製造することができる。
【００１６】 本発明の有利な実施形態に基づき支持構造体が、冷却媒体特に水に接触してお
り、この冷却媒体は支持構造体を少なくとも面部分的に環流するまたは通流する
。このような形式で比較的薄い壁状の支持構造体によっても十分な冷却作用が得
られる。しかし冷却媒体を動かさないこともまた可能である。この場合には、電
力半導体構成素子の放熱は支持構造体に沿ったもしくは支持構造体を通る固体熱
導出によって行われる。それから支持構造体は最適な形式で良好な熱導出する結
合部を介して機械的に保持されなければならない。
【００１７】 変化実施例では、支持構造体にマイクロ通路および／またはマイクロ積層体と
を有する交換体が設けられていることによって特徴付けられている。このような
マイクロ冷却器はすでに公知であり、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４
３１５５８０号明細書に開示されている。マイクロ通路および／またはマイクロ
積層体を例えばレーザ加工、フライス加工、打抜き成形またはガルバニック技術
によって実現することができ、マイクロ通路および／またはマイクロ積層体は目
的に応じて電力半導体構成素子のすぐ近傍で支持構造体の下側に設けられている
。これにより電力半導体構成素子への熱交換体の効果的な熱結合が得られる。
【００１８】 有利な実施形態に基づき、光放射する電力半導体構成素子に光学的に結合され
た光導波路が設けられており、この光導波路は放射された光をプラスチック保護
体から導出する。
【００１９】 この光導波路は、具体的な要求もしくは使用例に合わせて予め設定可能な光波
ガイド特性を有していてよい。例えば光導波路の長手方向端面に被覆体特にＳｉ
Ｏ２被覆体を設けることができる。
【００２０】 さらに最適な光波ガイドのために、多数の単個光導波路を実現した内部ストラ
クチャ化は有利である。このようなストラクチャ化は、それ自体公知である形式
で例えばイオン交換方法または平坦化方法（光導波路内の２つの外套層の間に位
置する、光波を伝導するコア層の横方向のストラクチャ化）によって得られる。
【００２１】 本発明により単個光導波路に関連して光学的な入射横断面および光学的な出射
横断面を異なる大きさに選択できる。多数の単個光導波路に関して、光学的な入
射横断面のジオメトリ的な配置を射出横断面のジオメトリ的な配置に対して異な
るように形成することもまた可能である。この構造的な構成により、光導波路の
射出領域における、定義付けられた所望の光強度分配が得られる。
【００２２】 このような光導波路の製造技術的に好都合な方法経過は、上記した射出成形段
階において光導波路は完全にプラスチック保護体内に埋め込まれ、次いで行われ
る段階で光導波路の光射出面は、輪郭領域の外周の領域で例えばプラスチック保
護体にあるプラスチック突出部の取り除きによって解放されることを特徴として
いる。光導波路の代わりに選択的な形式でスペーサ部材（犠牲層）が、光射出領
域を得るために使用されると、この場合には（つまりプラスチック突出部が存在
している場合）まずプラスチック突出部が取り除かれ、その後スペーサ部材を引
き出して取り除かれる。
【００２３】 本発明の別の有利な構成は従属請求項に記載されている。
【００２４】 次に本発明を図面に記載した１実施例に基づき詳説する。
【００２５】 図１は本発明による装置の概略的な断面図である。
【００２６】 図２は、図１に示した装置の概略的な平面図である。
【００２７】 図３は、図１に示した装置の詳細部Ｘを示した図である。
【００２８】 図４は、図３に示した装置の詳細部Ｙを示した図である。
【００２９】 図５は、光学的な導波路の端部側の解放部を説明するために示した原理図であ
る。
【００３０】 図１および図２に基づき本発明の装置はＣｕから成る支持体１を有している。
ここに示された支持体１はＴＯ２２０リードフレームであり、このＴＯ２２０リ
ードフレームはこの技術では標準的に半導体トランジスタ用の支持体として使用
されている。支持体１は一方の端部で金属舌片２に接続されている。この金属舌
片２は一種の電気的な供給部として支持体１とコンタクト形成する。さらにこの
金属舌片２を機械的な保持体として働かせることも可能である。
【００３１】 支持体１の表面には電力半導体レーザ３が組付けられている。支持体１は電力
半導体レーザ３の第１の電気的な接続部を形成する。この電力半導体レーザ３は
、図２に記載した装置の中心長手方向軸線Ａに対して横断方向に延びるレーザバ
ー（Ｌａｓｅｒｂａｒｅｎ）の形で実施される。
【００３２】 このバー状の電力半導体レーザ３は、支持体１とは反対側の上面で２つのボン
ディング線４ａ，４ｂにより電気的にコンタクト成形されている。これらのボン
ディング線４ａ，４ｂは電力半導体レーザ３の第２の電気的な接続部を実現する
。
【００３３】 支持体１はその下面に、組み込まれたマイクロ冷却器を装備している（図３も
参照）。このマイクロ冷却器は冷却媒体流入通路５ａと冷却媒体流出通路５ｂと
を有しており、これら冷却媒体は冷却媒体通路５５ａ，５５ｂは互いに平行にか
つ投影図で見て電力半導体レーザ３の両端部に向かって延びている。両冷却媒体
通路５ａ，５ｂは完全な積層体構造体として形成された熱交換体を介して互いに
液体接続されている。積層体構造体の他にまたは代わりに他のマイクロ構造体例
えばマイクロ通路も熱交換体において実現することができる。積層体６の大きな
表面に基づき、積層体６とこの積層体６を環流する冷却流動体特に水との間の非
常に効率的な熱交換が補償される。これにより電力半導体レーザ３から支持体（
ヒートシンク）１に伝播する損失熱を、マイクロ冷却器を介して迅速にかつ効率
的に導出することができる。その際、電力半導体レーザ３と熱交換体との間に延
在する、支持体１の底構造体は極めて薄い壁であってよく、例えば１ｍｍより薄
い厚さ、特に約０．２ｍｍの厚さを有している。これによりわずかな熱伝導抵抗
を有する短い熱伝導距離が実現される。
【００３４】 電力半導体レーザ３は、中心長手方向軸線Ａに対して平行な平面上で放射して
いる縁部エミッタとして構成されている。この放射されたレーザ光は次いで図４
に基づき詳説するように、円柱レンズ７を用いて、支持体１に固定された光導波
路８に結合される。この光導波路８はガラスから形成されていてよく、図２から
分かるように例えば方形状の外郭と５〜１０ｍｍの幅とを有する光学的なプレー
トとして形成されている。
【００３５】 本発明に基づきここに示した実施例では、電力半導体レーザ３と舌片２とボン
ディングワイヤ４ａ，４ｂと光導波路８とから形成された装置が、保護ケーシン
グ９を形成するプラスチック材料特に熱可塑性プラスチックによって被覆されて
いる。光導波路８は保護ケーシング９の縁部１０にまで案内されている。この光
導波路８をすでに記載した形式で、ストラクチャ化された光導波路として形成す
ることができる。
【００３６】 ここに示した支持体（つまりＴＯ２２０リードフレーム）１には、組付け開口
１１が設けられている。この組付け開口１１はＴＯ２２０リードフレームの汎用
の使用においてはトランジスタを取り付けるために使用されており、したがって
本発明のためには重要ではない。
【００３７】 図４は図３に示した詳細Ｙを拡大して示している。一方では電力半導体レーザ
３と支持体１との間に、ＡｕＳｎ積層体によってはんだ付けされるＭｏシート１
２ａが設けられており、他方では電力半導体レーザ３と、図４には図示していな
いボンディングワイヤ４ａ，４ｂとの間に、ＡｕＳｎ積層体によってはんだ付け
されるＭｏシート１２ｂが設けられている。下方のＭｏシート１２ａでは両面に
ＡｕＳｎはんだ積層体が設けられており、上方のＭｏシート１２ｂでは少なくと
も下側に、つまり電力半導体レーザ３に面する側に、ＡｕＳｎはんだ積層体が設
けられている。これらのＭｏシート１２ａ，１２ｂは機械的な応力を補償するた
めに働く。この機械的な応力は、すでに記載したようなＧａＡｓ電力半導体レー
ザ３と、Ｃｕ支持体１もしくはＣｕボンディングワイヤ４ａ，４ｂとの間の熱的
な膨張率に関した誤った適合に基づき生ぜしめられる。記載された構成によって
、支持体並びにボンディングワイヤ４ａ，４ｂと電力半導体レーザ３との長期に
わたる機械的かつ熱的に安定した結合が得られる。さらに上方のＭｏシート１２
ｂは、電力半導体レーザ３の表面上に生ぜしめられる高い使用電力の均等な分配
を提供する。
【００３８】 光線経過Ｚにおいて光射出部の後方で電力半導体レーザ３の放射する縁部１３
に位置する円柱レンズ７は、例えば約５０〜５００μｍの直径を有していてよい
。この円柱レンズ７は、所定の光線拡散を有する縁部１３で電力半導体レーザ３
から生じるレーザ光を光導波路８の光入射面１４に集中またはフォーカスさせる
ように働く。したがってこの円柱レンズ７は縁部１３からも光入射面１４からも
間隔をおいて配置されている。
【００３９】 円柱レンズ７の位置を、図示されてないフレーム固定される２つのストッパに
よって規定することができる。これらのストッパは、バー状の電力半導体レーザ
３の端面側で中央長手方向軸線Ａの方向に、規定された間隔をおいて、電力半導
体レーザ３の光放射する縁部１３を越えて突出している。このフレーム固定され
るストッパを、図示していない形式で例えば下方のＭｏシート１２ａに加工する
ことができる。
【００４０】 図示した装置を製造するためには、まず支持体１が準備される。この支持体１
は予め製造された別個の構成部材（例えば打抜部材）であるか、またはリードフ
レーム技術の範疇においては多数の支持体１が、パネル状の金属薄板または連続
する金属帯状部材（両方ともリードフレームとみなす）の組付けフィールドとし
て準備される。第２の場合には、次いで記載する、本発明の装置を製造するため
のプロセス段階の一部または全体を結合して、つまり金属薄板もしくは金属帯状
部材（リードフレーム）上で一緒に行うことができるので有利である。
【００４１】 それからまず電力半導体レーザ３が、すでに記載された形式ではんだによって
支持体１上に固定され、ボンディングワイヤ４ａ，４ｂを用いて電気的にコンタ
クト形成される。
【００４２】 その後、円柱レンズ７はその軸線方向端部の領域において前記したフレーム固
定される前記両ストッパに押し当てられ、この位置でストッパまたは支持体１に
固定される。その後または円柱レンズ７の挿入前にすでに、光導波路８が支持体
１に接着またはこれに類する形式で位置固定される。最終的には光導波路８の光
入射面１４と円柱レンズ７との間の自由空間が、小さな滴状の透光性のプラスチ
ック材料１７たとえばシリコーンで充填される。
【００４３】 同じ作業段階において電力半導体レーザ３の光放射する縁部１３と円柱レンズ
７との間の自由空間も透光性のプラスチック材料１７で充填することができる。
一方のまたは両方の前記自由空間、または光導波路８と電力半導体レーザ３との
間の全領域を最適にカバーすることも可能であり、したがって次いで行われるプ
ラスチック保護ケーシング９の射出成形段階では中空室（つまりエアチャンバ）
を形成することもできる。上記した構成によって、射出成形時に保護ケーシング
９のプラスチック材料が光線経過に侵入して光線経過を中断するかまたは光線経
過に影を作ることを防止する。
【００４４】 次の段階で保護ケーシング９が設けられる。この保護ケーシング９の設置は直
接的な射出成形によって、例えば非透光性の熱可塑性材料によって８０〜１１０
バールの圧力および１８０℃のプロセス温度で行われる。この場合、図２および
図３に示された支持体１の係止用切欠１５も熱可塑性材料によって充填される。
この材料の硬化を約１７５℃で実施することができ、その場合約２時間かかる。
使用するプラスチック材料に応じて別の製造パラメータも可能である。この保護
ケーシング９は係止用切欠１５を介して堅固に支持体１に結合される。解離不能
な結合を形成するために、係止用切欠１５にホールドバック噛合部を設けること
ができる。
【００４５】 有利には射出成形段階前に流体の熱可塑性材料にガラス粒子が埋め込まれる。
これにより熱機械的な特性が好都合に影響するようになる。
【００４６】 射出成形段階後に光導波路８の光射出面が、保護ケーシング９の外周領域で解
放される。この目的のために図５に基づき保護ケーシング９には、光導波路８の
端部領域を被覆する、突出したプラスチック突出部１６が設けられている。この
光射出面を、プラスチック突出部１６の簡単な折取りまたは切断によって形成す
ることができる。場合によっては光射出面の光学的な品質を高めるために次いで
研磨することも可能である。
【００４７】 本発明による装置を光導体路８のない構成したい場合には、射出成形段階前に
光導波路８の代わりにほぼ相応して成形されるスペーサ部材が使用される。この
スペーサ部材は射出段階後に取り除かれ、保護ケーシング内で相補的に成形され
た光射出通路を後に残す。
【００４８】 本発明による上記したプロセス段階が複数の装置のために１つのリードフレー
ムで一緒に実施される場合には、このリードフレームは次いで（または場合によ
っては比較的早い時点で）個別化過程において、支持体１を形成する個々の組付
けフィールドに分割される。個別化を例えば打抜き段階またはレーザ切断段階ま
たはエッチング段階によっても行うことができる。
【００４９】 要望に応じて本発明による装置は種々異なる出力特性を有し得る。典型的な形
式では１０Ｗ出力半導体レーザ（光学的な有効出力）を２０〜４０Ａの領域にお
ける使用電流で使用することができる。この例では約２０〜４０Ｗである熱的な
損失出力の導出のためには、１時間あたり１２０リットルの水が使用され得る。
本発明による装置では２０Ｗ以上の高い光学的な有効出力も実現される。
【００５０】 本発明による装置を多くの技術的な分野に使用することができる。しかも特に
Ｎｄ：ＹＡＧレーザまたはＹｔ：ＹＡＧレーザのための出力の高い光学的なポン
ピング光源としての使用が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による装置の概略的な断面図である。
【図２】 図１に示した装置の概略的な平面図である。
【図３】 図１に示した装置の詳細Ｘを示した図である。
【図４】 図３に示した装置の詳細Ｙを示した図である。
【図５】 光学的な導波路の端部側の解放部を説明するために示した原理図である。
【符号の説明】
１ 支持体、 ２ 金属舌片、 ３ 電力半導体レーザ ４ａ，４ｂ，４ｃ
ボンディングライン、 ５ａ 冷却媒体流入通路、 ５ｂ 冷却媒体流出通路、
６ 積層体、 ７ 円柱レンズ、 ８ 光導波路、 ９ 保護ケーシング、
１０ 縁部、 １１ 組付け開口、 １２ａ，１２ｂ ＭＯシート、 １３ 縁
部、 １４ 光入射面、 １５ 係止用切欠 Ａ 中央長手方向軸線、 Ｚ 光
線経過、 １６ プラスチック突出部
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年８月７日（２０００．８．７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュテファン グレーチュ ドイツ連邦共和国 レーゲンスブルク フ ォン−ライナー−シュトラーセ １ Ｆターム(参考） 4M109 AA01 BA02 CA21 DB03 DB15 DB16 EB12 FA03 GA01 GA05 5F036 AA01 BA10 BB01 BB41 BE01 5F073 BA09 FA14 FA26 FA27 FA28

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光放射する電力半導体構成素子を有する装置であって、該装
    置が、良好な熱移行接触部を形成して金属製の支持構造体上に取り付けられてい
    る形式のものにおいて、 プラスチック保護体（９）が設けられており、該プラスチック保護体（９）が
    射出成形によって支持構造体（１）に一体成形されており、 前記プラスチック保護体（９）が、光射出領域（８）を空けて電力半導体構成
    素子（３）を側方かつ蓋側でほぼ形状整合して被覆していることを特徴とする、
    光放射する電力半導体素子を有する装置。
  2. 【請求項２】 プラスチック保護体（９）に、拡散される充填材料粒子、特
    にガラス粒子が、プラスチック保護体材料の熱特性を電力半導体構成素子の熱的
    な膨張に合わせるために存在している、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 プラスチック保護体（９）がほぼ非透光性のプラスチック材
    料から成っている、請求項１または２記載の装置。
  4. 【請求項４】 プラスチック保護体（９）が熱可塑性プラスチックまたは熱
    硬化性プラスチックから成っている、請求項１から３までのいずれか１項記載の
    装置。
  5. 【請求項５】 支持構造体（１）が、パネル状または帯状の金属薄板特にリ
    ードフレームから製造される個別部材、特に打抜部材である、請求項１から４ま
    でのいずれか１項記載の装置。
  6. 【請求項６】 支持構造体（１）が、冷却媒体特に水と熱的な接触状態にあ
    り、支持構造体（１）を冷却媒体が少なくとも部分面的に環流するかまたは通流
    するように構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
  7. 【請求項７】 支持構造体（１）に、マイクロ通路および／またはマイクロ
    積層体（６）を有する熱交換体が設けられている、請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 熱交換体が、電力半導体構成素子（３）のすぐ近傍で、支持
    構造体（１）の、電力半導体構成素子（３）とは反対側に取り付けられている、
    請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 光放射する電力半導体構成素子（３）に光学的に結合する光
    導波路（８）が設けられており、該光導波路（８）が、放射された光をプラスチ
    ック保護体（９）から導出するように構成されている、請求項１から８までのい
    ずれか１項記載の装置。
  10. 【請求項１０】 光線をガイドするために、光導波路（８）の長手方向両側
    に、被覆体特にＳｉＯ２被覆体が設けられている、請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 光導波路（８）に多数の単個光導波路を現実化する光導波
    ガイド構造体が形成されている、請求項９または１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】 １つの単個光導波路に関して光学的な入射横断面と光学的
    な出射横断面とが異なる大きさであり、かつ／または複数の単個光導波路に関し
    て光学的な入射横断面のジオメトリ的な配置が出射横断面のジオメトリ的な配置
    とは異なるように構成されている、請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 光放射する電力半導体構成素子（３）に光導波路（８）を
    光学的に結合するために、電力半導体構成素子（３）と光導波路（８）との間の
    光線経過に、特別に反射的なまたは回折的な光学系が設けられている、請求項９
    から１２までのいずれか１項記載の装置。
  14. 【請求項１４】 光学系が円柱レンズ（７）によって実現されている、請求
    項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 光放射する電力半導体構成素子（３）と光導波路（８）と
    の間の領域が、少なくとも区分的に透光性のプラスチック特にシリコーンによっ
    て充填されているか、または一種のエアチャンバとして形成されている、請求項
    ９から１４までのいずれか１項記載の装置。
  16. 【請求項１６】 光放射する電力半導体構成素子（３）が半導体レーザ特に
    半導体レーザバーである、請求項１から１５までのいずれか１項記載の装置。
  17. 【請求項１７】 光放射する電力半導体構成素子を有する装置を製造するた
    めの方法であって、 第１段階で光放射する電力半導体構成素子（３）を、良好な熱移行接触部を形
    成して金属製の支持構造体（１）に取り付け、電気的にコンタクト接触させ、 時間的に第１段階に前後して実施可能な第２段階で、光導波路（８）または選
    択的に犠牲部分を、支持構造体（１）に固定し、 第３段階で、光放射する電力半導体構成素子（３）を有する支持構造体（１）
    を、プラスチック保護体（９）を形成するプラスチック材料で被覆するように射
    出成形し、犠牲部材が設けられている場合には、該犠牲部材を、開放された光出
    射通路を残すように取り除くことを特徴とする、光放射する電力半導体構成素子
    を有する装置を製造するための方法。
  18. 【請求項１８】 支持構造体を少なくとも第１段階において組付けフィール
    ドとして面状の金属薄板（リードフレーム）で実現させ、後で行われる個別化段
    階において該金属薄板を個々の装置に分配する、請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 第２段階で支持構造体（１）に光導波路（８）を固定し、
    第３段階で該光導波路（８）を完全にプラスチック保護体（９）で被覆し、第４
    段階で光導波路（８）の光出射面をプラスチック保護体（９）の外周面の領域に
    おいて解放する、請求項１７または１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 第４段階の範疇で光導波路（８）の光出射面を解放するた
    めに、完全にプラスチック保護体に一体成形されたプラスチック突出部（１６）
    を除去する、請求項１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】 第４段階のあと、光導波路（８）の解放された光出射面を
    研磨する、請求項１９または２０記載の方法。
JP2000569476A 1998-09-09 1999-09-01 光放射する電力半導体構成素子を有する装置と該装置を製造するための方法 Pending JP2002524883A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19841204.5 1998-09-09
DE19841204A DE19841204A1 (de) 1998-09-09 1998-09-09 Anordnung mit lichtemittierendem Leistungshalbleiterbauelement sowie Verfahren zur Herstellung derselben
PCT/DE1999/002750 WO2000014837A1 (de) 1998-09-09 1999-09-01 Anordnung mit lichtemittierendem leistungshalbleiterbauelement sowie verfahren zur herstellung derselben

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002524883A true JP2002524883A (ja) 2002-08-06

Family

ID=7880376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000569476A Pending JP2002524883A (ja) 1998-09-09 1999-09-01 光放射する電力半導体構成素子を有する装置と該装置を製造するための方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6960033B1 (ja)
EP (1) EP1112612B1 (ja)
JP (1) JP2002524883A (ja)
AT (1) ATE228723T1 (ja)
DE (2) DE19841204A1 (ja)
WO (1) WO2000014837A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003254792A1 (en) * 2002-08-02 2004-02-23 Sumitomo Pharmaceuticals Company, Limited Bacterial cell wall skeleton component preparaion
JP2005079580A (ja) * 2003-08-29 2005-03-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh 複数の発光領域を有するレーザー装置
US7660128B2 (en) 2004-09-30 2010-02-09 Emcore Corporation Apparatus for electrical and optical interconnection
US7373031B2 (en) 2004-09-30 2008-05-13 Intel Corporation Apparatus for an electro-optical device connection
DE102005019115B4 (de) * 2005-01-24 2010-04-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaserbauelement
US8483249B1 (en) 2012-04-16 2013-07-09 Coherent, Inc. Diode-laser bar package
US10389078B2 (en) * 2015-01-21 2019-08-20 Sikorsky Aircraft Corporation Cooling system for rotorcraft laser system

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2471014A1 (fr) * 1979-11-28 1981-06-12 Radiotechnique Compelec Dispositif d'affichage a diodes electroluminescentes
JPS60217687A (ja) * 1984-04-13 1985-10-31 Hitachi Ltd 発光電子装置
DE3736026A1 (de) 1987-10-24 1989-05-03 Standard Elektrik Lorenz Ag Optoelektrisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung
KR950005309B1 (ko) 1989-02-09 1995-05-23 신에쓰 가가꾸 고오교 가부시끼가이샤 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물 및 그 경화물
JPH03274781A (ja) * 1990-03-23 1991-12-05 Rohm Co Ltd レーザダイオード
EP0450560B1 (en) * 1990-04-03 1998-07-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. An optical device
JPH0523563U (ja) * 1991-07-17 1993-03-26 ソニー株式会社 半導体レーザ装置
US5327443A (en) * 1991-10-30 1994-07-05 Rohm Co., Ltd. Package-type semiconductor laser device
US5307362A (en) * 1991-11-06 1994-04-26 Rohm Co., Ltd. Mold-type semiconductor laser device
US5311535A (en) 1992-07-28 1994-05-10 Karpinski Arthur A Monolithic laser diode array providing emission from a minor surface thereof
JP2565279B2 (ja) 1992-09-25 1996-12-18 日本電気株式会社 光結合構造
ATE150593T1 (de) * 1992-10-14 1997-04-15 Ibm Gekapselte, lichtemittierende diode und kapselungsverfahren
US5268978A (en) * 1992-12-18 1993-12-07 Polaroid Corporation Optical fiber laser and geometric coupler
US5516727A (en) * 1993-04-19 1996-05-14 International Business Machines Corporation Method for encapsulating light emitting diodes
DE4315580A1 (de) * 1993-05-11 1994-11-17 Fraunhofer Ges Forschung Anordnung aus Laserdioden und einem Kühlsystem sowie Verfahren zu deren Herstellung
US5668903A (en) * 1994-12-22 1997-09-16 Ceramoptec Industries, Inc. Compound laser system for high power densities
US5548605A (en) * 1995-05-15 1996-08-20 The Regents Of The University Of California Monolithic microchannel heatsink
DE19706279A1 (de) * 1997-02-18 1998-08-20 Siemens Ag Laservorrichtung
US5953355A (en) * 1997-04-02 1999-09-14 Motorola, Inc. Semiconductor laser package with power monitoring system

Also Published As

Publication number Publication date
ATE228723T1 (de) 2002-12-15
DE59903581D1 (de) 2003-01-09
EP1112612A1 (de) 2001-07-04
DE19841204A1 (de) 2000-03-23
EP1112612B1 (de) 2002-11-27
US6960033B1 (en) 2005-11-01
WO2000014837A1 (de) 2000-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100385636C (zh) 复合引线框led封装及其制造方法
US7948694B2 (en) Apparatus for an optoelectronic device and componnent having an optoelectronic device and an apparatus
US7859190B2 (en) Phosphor layer arrangement for use with light emitting diodes
JP5669811B2 (ja) 照明装置
KR100904152B1 (ko) 히트싱크 지지부를 갖는 리드프레임, 그것을 사용한 발광다이오드 패키지 제조방법 및 그것에 의해 제조된 발광다이오드 패키지
JP4451859B2 (ja) 高出力ｌｅｄパッケージ
JP3386817B2 (ja) 光電子変換器及び製造方法
RU2425432C2 (ru) Осветительное устройство
EP0954069A2 (en) Laser diode packaging
JP2006229204A (ja) Ｌｅｄハウジング及びその製造方法
WO2005043634A1 (ja) 光学素子の封止構造体および光結合器ならびに光学素子の封止方法
WO2002007275A1 (fr) Dispositif laser a semi-conducteur
WO2016084833A1 (ja) 光モジュールの製造方法
CN104937326A (zh) 照明组件和用于制造照明组件的方法
JP2004281606A (ja) 発光装置およびその製造方法
US6181720B1 (en) Semiconductor laser device and method for manufacturing same
TWI289960B (en) Housing for a laser-diode-component, laser-diode-component and its production method
JP2002524883A (ja) 光放射する電力半導体構成素子を有する装置と該装置を製造するための方法
JP2001196607A (ja) マイクロベンチとその製造方法及びそれを用いた光半導体モジュール
KR101658682B1 (ko) 광전 소자 및 광전 소자의 제조 방법
JP2006324438A (ja) ヒートシンク付表面実装型ｌｅｄパッケージの製造方法
JP2018117088A (ja) 反射部材付基板及びその製造方法
JP3947495B2 (ja) モールド型半導体レーザ
JP2007012979A (ja) 半導体素子および半導体素子の製造方法
JP2001077262A (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060414

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090904

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100303