JP2560137B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザの発光素子として半導体レーザチッ
プを使用した半導体レーザ装置のうち、前記半導体レー
ザチップの部分を、透明窓を備えたキャップ体にて密封
して成るいわゆるカンシール型の半導体レーザ装置の改
良に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、この種のカンシール型の半導体レーザ装置に
おいて、その半導体レーザチップの部分を、透明窓を備
えたキャップ体によって密封するのは、前記半導体レー
ザチップが、大気中の湿度や塵埃等によって劣化するこ
とを防止すると共に、前記半導体レーザチップを、外部
からの接触及び衝撃等に対して保護することにある。
そこで、従来、この種のカンシール型の半導体レーザ
装置においては、例えば、実開昭61−149365号公報等に
おいて、良く知られているように、半導体レーザチップ
をダイボンディングした金属製のステムに対して、その
半導体レーザチップを覆う金属製のキャップ体を気密状
態に固着する一方、前記キャップ体におけるガラス等の
透明板を、金属製のキャップ体に対して気密状態に固着
すると言う構成にしている。
〔発明が解決しようする課題〕
しかし、ガラス等の透明板を、金属製のキャップ体に
対して気密状態に固着するに際しては、ガラス半田を使
用することが行われており、ガラス半田を使用して固着
するには、リング状のガラス半田を製作する工程、及び
高温で焼成する工程を必要とするばかりか、この高温で
の焼成によって変色したキャップ体に対して、酸洗いし
たのちニッケルメッキを施すと言う後処理工程を必要と
するものであるから、多大のコストが嵩むのである。
そこで、先行技術としての実開昭61−83067号公報
は、前記キャップ体内の全体に透明合成樹脂を充填する
ことにより、この透明合成樹脂で、半導体レーザチップ
を保護することにより、透明板とキャップ体との間の気
密性、及びキャップ体とステムとの間の気密性を緩和す
ることを提案している。
しかし、半導体レーザ装置が、前記実開昭61−149365
号公報等に記載されているように、ステムにおけるブロ
ック体に、表面の一部にモニター用ホォトダイオードを
備えたサブマウントを固着し、このサブマウントに、半
導体レーザチップを、当該半導体レーザチップにおける
前方劈開面が前記透明板の方向に向かい、後方劈開面が
前記モニター用ホォトダイオードの方向に向かうように
固着して成る形式の半導体レーザ装置である場合には、
前記半導体レーザチップにおける前記劈開面及び後方劈
開面から発射されるレーザ光線が、キャップ体内の充填
された透明合成樹脂によって、キャップ体の全体に拡散
されることになるから、半導体レーザチップにおける前
方劈開面から透明板を透して外に発射されるレーザ光
線、及び半導体レーザチップにおける後方劈開面からモ
ニター用ホォトダイオードに向かって発射されるレーザ
光線が弱くなり、性能が低下すると言う問題があった。
本発明は、この問題、つまり、キャップ体に透明合成
樹脂を充填することにより半導体レーザチップを密封し
た場合に、この半導体レーザチップから発射されるレー
ザ光線が弱くなると言う問題を解消することを技術的課
題とする。
〔課題を解決するための手段〕
この技術的課題を達成するため本発明は、 「上面に設けたブロック体に半導体レーザチップを固着
した金属製のステムと、該ステムに対して前記ブロック
体及び半導体レーザチップに被嵌するように取付けた透
明板付きキャップ体とを備え、前記ブロック体に、表面
の一部にモニター用ホォトダイオードを備えたサブマウ
ントを固着し、このサブマウントに、半導体レーザチッ
プを、当該半導体レーザチップにおける前方劈開面が前
記透明板の方向に向かい、後方劈開面が前記モニター用
ホォトダイオードの方向に向かうように固着して成る半
導体レーザ装置。」 において、 「前記サブマウントのうちそのモニター用ホォトダイオ
ードと半導体レーザチップにおける後方劈開面との間の
部分に、第1の透明又は半透明合成樹脂を塗布し、前記
サブマウントの全体と、前記透明窓との間に、第2の透
明合成樹脂を、前記第1の透明又は半透明合成樹脂を覆
うように充填し、更に、前記キャップ体内に、熱硬化性
合成樹脂を、前記第2の透明合成樹脂を覆うように充填
する。」 と言う構成にした。
〔発明の作用・効果〕
このように構成すると、キャップ体内における半導体
レーザチップ及びモニター用ホォトダイオード付きサブ
マウントを、第2の透明合成樹脂と、熱硬化性合成樹脂
との両方により二重に密封することができるものであり
ながら、前記半導体レーザチップにおける前方劈開面か
ら発射されるレーザ光線を、前記第2の透明合成樹脂を
透して透明板に導くことができる一方、前記半導体レー
ザチップにおける後方劈開面から発射されるレーザ光線
を、前記第1の透明又は半透明合成樹脂を透してサブマ
ウントにおけるモニター用ホォトダイオードに導くこと
ができる。
すなわち、本発明によると、半導体レーザチップにお
ける前方劈開面から透明板を透して外に発射されるレー
ザ光線、及び半導体レーザチップにおける後方劈開面か
らモニター用ホォトダイオードに向かって発射されるレ
ーザ光線を弱めることなく、キャップ体内における半導
体レーザチップ及びモニター用ホォトダイオード付きサ
ブマウントを二重に密封することができ、前記従来のよ
うに、透明窓用のガラス板をキャップ体に対してガラス
半田を使用して高い気密性を保って固着すること、及び
キャップ体をステムに対して高い気密性を保って固着す
ることを省略できるから、高い性能を有する半導体レー
ザ装置を安価に提供できる効果を有する。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面(第1図〜第5図)につ
いて説明する。
この図において符号1は、炭素鋼、アルミ又は銅等の
金属にて円盤型に形成したステム2と、ガラス等の透明
板3を備えたキャップ体4とによって構成された半導体
レーザ装置を示す。
前記ステム2には、第5図の平面視においてコ字状の
切線5を刻設して、この切線5よりも内側の部分を、前
記キャップ体4内に向かって折曲げることによって、ブ
ロック体6を一体的に造形する、従って、ステム2に
は、前記ブロック体6の形成により、抜き孔7が明くこ
とになる。
前記ステム2の下面には、下向きに突出する筒体を一
体的に造形する一方、前記ブロック体6の側面には、モ
ニター用ホォトダイオード9を備えたサブマウント10が
固着され、このサブマウント10の表面に、半導体レーザ
チップ11が、当該半導体レーザチップ11における前方劈
開面11aが前記透明板3の方向に向かい、後方劈開面11b
が前記ホォトダイオード9の方向に向かうようにダイボ
ンディングされている。
また、前記半導体レーザチップ11の後方劈開面11b
と、前記ホォトダイオード9との間には、後方劈開面11
bから発射されるレーザ光を、ホォトダイオード9に導
くための第1の透明又は半透明合成樹脂12が塗着されて
いる。
符号13a,13b,13cは、前記半導体レーザチップ11及び
前記ホォトダイオード9に対するリード端子を示し、こ
の各リード端子13a,13b,13cのうち一本のリード端子13a
は、前記ステム2の下面に固着され(この一本のリード
端子13aは、ステム2が炭素鋼製であるときには、ステ
ム2に対して抵抗溶接にて固着し、ステム2がアルミ又
は銅製であるときには、図示のように、当該一本のリー
ド端子13aの先端をステム2に穿設した孔14内に挿入し
たのちかしめ変形することによってステム2に対して固
着する)、他の二本のリード端子13b,13cは、前記ステ
ム2に穿設した貫通孔15,16内に挿入されている。
そして、前記キャップ体4内における半導体レーザチ
ップ11付きサブマウント10と、前記透明板3との間に、
シリコン樹脂等の比較的軟質の第2の透明合成樹脂17
を、前記第1の透明又は半透明合成樹脂12を覆うように
充填する。
更に、前記キャップ体4内及び前記筒体8内に、エポ
キシ樹脂等の熱硬化性合成樹脂18を、前記第2の透明合
成樹脂17を覆うように充填する。
このように構成すると、半導体レーザチップ11の先端
における前方劈開面11aから発射するレーザ光は、第2
の透明合成樹脂17内を透して透明板3の表面から大気中
に出射される一方、前記半導体レーザチップ11の後端に
おける後方劈開面11bから発射するレーザ光は、前記第
1の透明又は半透明合成樹脂12を透してサブマウント10
におけるホォトダイオード9に導かれる。
前記半導体レーザチップ11及びサブマウント10の全体
は、これらと透明板3との間に充填した第2の透明合成
樹脂17、及び、前記キャップ体4内に前記第2の透明合
成樹脂17を覆うように充填した熱硬化性合成樹脂18との
両方によって二重に密封されていることにより、当該半
導体レーザチップ11に対する湿度及び塵埃の接触を、前
記熱硬化性合成樹脂18によって阻止することができる。
また、前記ステム2の下面に一体的に造形した筒体8
内に、熱硬化性合成樹脂18を充填したことにより、この
熱硬化性合成樹脂18によって、前記ブロック体6を形成
するために穿設される抜き孔7を確実に塞ぐことができ
ると共に、前記熱硬化性合成樹脂18は、前記両リード端
子13b,13cを挿入した貫通孔15,16内に入って硬化するこ
とにより、この熱硬化性合成樹脂18にて両リード端子13
b,13cを、ステム2に対して絶縁シール状態で固着する
ことができるのであり、この場合において、前記熱硬化
性合成樹脂に炭酸カルシウムやアルミナ等の充填剤を混
入するようにしても良い。
なお、前記キャップ体4を、ステム2に対して取付け
るに際しては、従来と同様に、ステム2及びキャップ体
4の両方を炭素鋼製にして抵抗溶接することに限らず、
金属製又は合成樹脂製のキャップ体4をステム2に接着
剤にて接着するとか、或いは、第6図及び第7図に示す
ように、金属製のキャップ体4に複数個の係止片19を設
け、この各係止片19を、ステム2に穿設した孔20に挿入
したのち、当該係止片19の先端を折り曲げることによっ
て、キャップ体4をステム2に取付けるように構成した
り、若しくは、第8図及び第9図に示すように、透明合
成樹脂にて、透明板3a付きのキャップ体4aを形成し、こ
のキャップ体4aに、複数個の突起片21を設け、この各突
起片21を、ステム2に穿設した孔22に挿入したのち、当
該突起片21の先端を熱によってかしめ変形することによ
って、キャップ体4aをステム2に取付けるように構成し
たりすることもできるのである。
そして、前記した半導体レーザ装置1の製造は、以下
に述べるような方法を採用することができる。
すなわち、第10図に示すように、一つの半導体レーザ
装置1における三本のリード端子13a,13b,13cを長手方
向に適宜ピッチPで造形して成るリードフレーム23を用
意し、このリードフレーム23における各リード端子13a,
13b,13cの箇所に、前記ステム2を、各リード端子13a,1
3b,13cのうち一本のリード端子13aをステム2の下面に
対して前記適宜手段にて固着し、他の二本のリード端子
13b,13cをステム2における貫通孔15,16内に挿入するよ
うにして装着する。
次いで、各ステム2におけるブロック体6の側面に、
半導体レーザチップ11を、サブマウント10を介してダイ
ボンディングして、第1の透明又は半透明合成樹脂12を
塗布したのち、前記半導体レーザチップ11とサブマウン
ト10との間、及び前記サブマウント10と前記両リード端
子13b,13cとの間を、各々金線にてワイヤーボンディン
グする。
なお、前記半導体レーザチップ11及びサブマウント10
のステム2に対するダイボンディングは、ステム2をリ
ードフレーム23に対して固着する前において行うように
しても良い。
そして、第11図に示すように、各ステム2における半
導体レーザチップ11に、一部の第2の透明合成樹脂液17
aを塗着する一方、キャップ体4,4a内にも、一部の第2
の透明合成樹脂液17bを注入し、次いで、各ステム2の
上面に、第12図に示すように、前記キャップ体4,4aを前
記適宜手段によって取付ける。これにより、前記一部の
第2の透明合成樹脂液17aと、一部の透明合成樹脂液17b
とが一体的に繋がって、第2の透明合成樹脂液17になる
から、次いで、エポキシ樹脂等の熱硬化性合成樹脂18
を、ステム2における抜き孔7からキャップ体4,4a内に
注入すると共に、筒体8内にも注入して硬化するのであ
る。
【図面の簡単な説明】 図面は本発明の実施例を示し、第1図は縦断正面図、第
2図は第1図のII−II視断面図、第3図は第1図の要部
拡大図、第4図はステムを分解した状態の断面図、第5
図は第4図の平面図、第6図及び第7図は別の実施例を
示す断面図、第8図及び第9図は更に別の実施例を示す
断面図、第10図、第11図及び第12図は製造方法を示す図
である。 1……半導体レーザ装置、2……ステム、3……透明
窓、4,4a……キャップ体、5……切線、6……ブロック
体、7……抜き孔、8……筒体、10……サブマウント、
11……半導体レーザチップ、12……第1の透明又は半透
明合成樹脂、13a,13b,13c……リード端子、15,16……貫
通孔、17……第2の透明合成樹脂、18……熱硬化性合成
樹脂。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上面に設けたブロック体に半導体レーザチ
    ップを固着した金属製のステムと、該ステムに対して前
    記ブロック体及び半導体レーザチップに被嵌するように
    取付けた透明板付きキャップ体とを備え、前記ブロック
    体に、表面の一部にモニター用ホォトダイオードを備え
    たサブマウントを固着し、このサブマウントに、半導体
    レーザチップを、当該半導体レーザチップにおける前方
    劈開面が前記透明板の方向に向かい、後方劈開面が前記
    モニター用ホォトダイオードの方向に向かうように固着
    して成る半導体レーザ装置において、前記サブマウント
    のうちそのモニター用ホォトダイオードと半導体レーザ
    チップにおける後方劈開面との間の部分に、第1の透明
    又は半透明合成樹脂を塗布し、前記サブマウントの全体
    と、前記透明窓との間に、第2の透明合成樹脂を、前記
    第1の透明又は半透明合成樹脂を覆うように充填し、更
    に、前記キャップ体内に、熱硬化性合成樹脂を、前記第
    2の透明合成樹脂を覆うように充填したことを特徴とす
    る半導体レーザ装置。
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