JP3206362B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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Description
よび光通信等の分野において使用される半導体レーザ装
置に関する。
よるビデオテープ方式に対して、近年光学ヘッドを利用
し、情報を含む記録媒体上に収束した光ビームを照射
し、記録媒体からの反射光を検出して記録媒体の情報内
容を映像や音声として再生する光ディスク方式の普及が
著しい。記録媒体としてはオーディオ分野ではコンパク
トディスクが、映像分野ではレーザディスクが、情報分
野では光磁気ディスクや相変化型ディスクがよく知られ
ており、光ディスクから情報を読み出すために光学ヘッ
ドとして半導体レーザ装置を用いた光ピックアップ装置
が用いられる。これらの半導体レーザ応用による記録再
生技術はコンピュータネットワーク、あるいはパーソナ
ルコンピュータのデータ記録にも応用可能であり、マル
チメディアと呼ばれる高度情報化社会の中枢を担う技術
として発展している。
公平6-58989号公報に記載される技術を図9に示
し、その概略について説明する。半導体レーザチップ1
は金属ステム14の中心付近の垂直面に固定され、モニ
ター用受光素子5は半導体レーザチップ1の下方水平面
上に固定され、信号読取用受光素子4は金属ステム14
の上部水平面上に固定され、その全体を上部に出射光取
り出し用の貫通穴の開いた金属キャップ15でカバーさ
れている。さらにその金属キャップ15の上部にたとえ
ばホログラム光学素子などの光学部品2を固定するので
あるが、その際、まず紫外線硬化型の第1の接着剤11
を少量塗布し、光学部品2を載置し位置制御装置により
半導体レーザチップ1と光学部品2の位置合わせを行
う。次に紫外線を照射することにより、硬化し、接着、
固定される。次いで、光学素子2端から金属キャップ1
5の上面にかけて第2の接着剤12を付着させ、硬化さ
せて、光学部品2と金属キャップ15とで中空部を形成
することで、半導体レーザチップ1および受光素子4を
湿度や水分等の外部環境から保護する。
の半導体レーザ装置では光学部品2と金属キャップ15
との固着が接着剤によって図9のように接着されている
が、接着剤を塗布する際に一部光学部品2の上面に回り
込んだ場合、図10(a)に示すようにホログラム光学
素子上面が平坦であるために接着剤が硬化前に光学部品
2の中心方向へと流れ込み、レーザ出射光の妨げになっ
たり、光学部品2のパターンを侵害したりするおそれが
ある。
距離が短く、リークパスを形成する原因となり、外部か
らの水分や湿気が浸入しやすい。
剤との界面の断面形状がL字型であり、熱変化によって
接着剤や各部品の膨張収縮が生じた場合に図10(b)
に示すように剥離が生じやすい。
に本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザチップ
と、絶縁材料で構成された枠体を有しかつ前記半導体レ
ーザチップを内部に収納するパッケージと、前記パッケ
ージの前記枠体上に固定された光学部品とを備え、前記
枠体の周縁部分が囲む面積を前記光学部品の周縁部分が
囲む面積よりも大きくし、前記半導体レーザチップから
前記光学部品へ向かう方向に凸である階段構造を前記光
学部品の周縁部分に設け、前記光学部品の階段構造部分
および前記枠体の一部分に接着剤を付着させて接着した
ものである。
部品を接着剤を介して嵌合させることにより、より堅固
な接着が可能となり、レーザ光の妨げとなる接着剤の中
心方向への流れ込みを防止することができ、従来よりさ
らに複雑な三次元的接合部分を構成したことにより、気
密性が向上し、長期信頼性に優れた半導体レーザ装置を
得ることができる。
ついて説明する。
の断面図である。図1において、(a)は樹脂パッケー
ジの例を、また(b)はセラミックパッケージの例をそ
れぞれ示す。
なる点は、図1からも明らかなように、光学部品の外周
部に階段構造を設けたことにある。
パッケージ10としてたとえば樹脂やセラミックによっ
て接着一体化され、前記パッケージ10内のほぼ中央に
受光素子4が位置するよう、ヒートシンク機能をもつシ
リコン基板等の放熱板3上に形成され、これらが保護板
9上に配置されている。そして、放熱板3の上面にはた
とえば面発光型半導体レーザチップ1が配置されてい
る。半導体レーザチップ1や信号光を受光するための受
光素子4と外部リード7との配線処理をした後、枠体6
の上端縁部分にアクリル樹脂等よりなる紫外線硬化型の
第1の接着剤11を少量塗布して、周縁部分が階段構造
をしたたとえばホログラム光学素子などからなる光学部
品2を載置して位置制御装置により半導体レーザチップ
1と光学部品2との位置合わせをする。そして、紫外線
を照射することによって硬化させて接着、固定する。次
いで光学部品2から枠体6の上端縁面にかけて紫外線硬
化型の第2の接着剤12を付着させ、紫外線を照射して
硬化させることによって、光学部品2とパッケージ10
とを気密に接着封止して中空部13をその内部に形成す
る。
射光である。図1(a)の樹脂パッケージの例において
は、外部リード7をそのまま延伸させたものであり、ま
た図1(b)のセラミックパッケージの例においては、
外部リード7を保護板9の周縁面部分から裏面に沿うよ
う導出したものである。
縁部分を階段構造とし従来より複雑な三次元的接着部分
を設けたため、半導体レーザチップ1および受光素子4
を湿度や水分等の外部環境から保護できるとともに、接
着剤12が硬化前に光学部品2の中央部分方向へ流れ込
むことを抑止し、光学部品2のパターンが損傷を受ける
ことを防止できる。そしてまた、図2に示すように、硬
化後や使用時に、接着部分に多少の剥離が生じたとして
も、接着沿面距離が長く、接着部分が三次元構造を持つ
ためにリークパスを生じにくい。
として紫外線硬化型を用いたが、熱硬化型や常温硬化型
の接着剤を用いても同様の効果が得られる。
(a)に示すように多段階構造としたり、同図(b)に
示すように上下面共に階段構造としたりすることで、さ
らに長い接着沿面距離や広い接着部分が確保され、より
高い気密封止効果が得られる。この効果は上記実施例だ
けでなく後述の他の実施例についても同様に得られる。
り、光学部品と接着剤とがさらに強固な接着性を持ち、
高い信頼性を得ることができる。
基板に受光素子を形成しているが、受光素子以外にもI
(電流)−V(電圧)変換アンプやレーザ駆動用APC
回路、演算回路を集積して形成することも可能である。
に対して適当なクリアランスを持つ凹部16を設けた場
合では、前記凹部16により位置合わせ工程中に光学部
品と前記凹部16との隙間が第1の接着剤11によって
隙間なく充填され、紫外線を照射することにより容易に
硬化し、接着固定される。
構造の場合、枠体6に凹部16を形成した構造では、図
4に示すように光学部品2と枠体6との間に凹部16が
形成する隙間がその幅に対して深いために、接着剤塗布
の際にこの隙間に気泡17が生じやすく、リークパスを
短くするというおそれがある。
たせることにより、枠体6の凹部16と光学部品2との
隙間への接着剤の流れ込みを容易にし、気泡の発生を防
止することで解消できる。前記階段構造と凹部を組み合
わせた場合、より容易に長期信頼性に優れた半導体レー
ザ装置を得ることができる。
図5に示すようにその平坦部分と枠体6の凹部の肩の部
分の高さを一致させるならば、さらに気泡の発生を抑え
ることができる。
法について、図6を参照して説明する。
の光学ガラス薄板21を準備し、同図(c)に示すよう
にその一方の主面側に溝状部分22を形成する。なお、
ここでは溝状部分22を網目状とする。次いで、図6
(d)に示すように、この溝状部分22の中央を薄刃を
用いてカットする。
な、周端縁部分に階段構造を持つ光学部品2を製造する
ことができる。なお、溝状部分22を形成する際、溝形
成用の刃の厚さをを変えながら幾重にも重ねることによ
り、多段階構造とすることができる。なお、光学ガラス
に代えて光学樹脂または光学結晶を使用して光学部品を
構成してもよいことは言うまでもない。
ジ10を構成する枠体6の凹部16に周囲に階段構造を
設けた光学部品2を接着することにより、中空部13の
気密性を向上させ、半導体レーザチップ1および受光素
子4の特性の信頼性を向上することができる。
る。半導体レーザ装置を構成する場合、光ピックアップ
での光軸調整を容易にするために、光ビームは半導体レ
ーザ装置から垂直に取り出されなくてはならない。レー
ザチップは基板面からではなく基板面に垂直な劈開面か
ら光ビームを出射するため、実装面は縦方向となり、受
光素子は基板面上に感度領域を持つために、実装面は横
方向となる。上述のように半導体レーザチップと受光素
子を通常の方法で一体化しようとした場合、互いに垂直
な面に実装する必要があり、小型化および組立精度の向
上が困難となる。しかしながら、図7に示すように、4
5度ミラー18を形成することにより、半導体レーザチ
ップ1と受光素子5を同一平面内に集積することが可能
となり、小型化および半導体レーザチップと受光素子の
相対位置精度の向上を可能とした。
を用いた半導体レーザ装置を図8に示す。
と、半導体レーザチップを内部に収納する絶縁材料から
形成されるパッケージと、前記パッケージの上面に接着
剤を介して設けられた光学部品からなる半導体レーザ装
置であって、光学部品の外周部に階段構造を設けること
でパッケージと光学部品が三次元的な接合部分を構成す
るものであり、きわめて長期信頼性に優れた半導体レー
ザ装置を提供することができる。
脂パッケージを使用した実施例の断面図 (b)は同じくセラミックパッケージを使用した実施例
の断面図
するための部分断面図
段階構造光学部品を使用した実施例の断面図 (b)は同じく上下階段構造光学部品を使用した実施例
の断面図
するための断面図
実施例の断面図
製造方法を説明するための工程図
実施例の断面図
実施例の断面図
おける課題を説明するための図
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体レーザチップと、絶縁材料で構成
された枠体を有しかつ前記半導体レーザチップを内部に
収納するパッケージと、前記パッケージの前記枠体上に
固定された光学部品とを備え、前記枠体の周縁部分が囲
む面積を前記光学部品の周縁部分が囲む面積よりも大き
くし、前記半導体レーザチップから前記光学部品へ向か
う方向に凸である階段構造を前記光学部品の周縁部分に
設け、前記光学部品の階段構造部分および前記枠体の一
部分に接着剤を付着させて接着した半導体レーザ装置。 - 【請求項2】 前記階段構造部分に粗面を設けた請求項
1記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項3】 前記光学部品がホログラム光学素子であ
る請求項1記載の半導体レーザ装置。
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JP09066895A Expired - Fee Related JP3206362B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 半導体レーザ装置 |
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