JP3735033B2

JP3735033B2 - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JP3735033B2
Application number: JP2000372275A
Authority: JP
Inventors: 伸宏西山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2020-12-07
Also published as: JP2002176222A; US6862305B2; US20020071461A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレーム上に半導体レーザチップを搭載し、量産性に優れた半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リードフレーム上に半導体レーザチップを搭載した半導体レーザ装置をフレームレーザと呼ぶが、従来のフレームレーザとして図２〜図４に示すものがある。
【０００３】
図２は、特開平２−２６６５８４号公報に開示されたフレームレーザの図であり、レーザチップ２４を搭載する第１リード部２０は略真っ直ぐに延びており、電極となる第２リード部２１，２２は、モールド樹脂２３内部で屈曲した形状を有する。
【０００４】
図３は、特開平６−４５６９１号公報に開示されたフレームレーザの図であり、レーザ素子３４を搭載する第１リード部３０の先端は幅方向に広げられている。そのため、放熱については図２に示す例よりも優れている。電極となる第２リード部３１，３２は、絶縁枠３３内部で真っ直ぐな形状を有する。
【０００５】
図４（ａ），（ｂ）は、特開平１０−２０９５５１号公報に開示されたフレームレーザの図であり、レーザチップ４４を搭載する第１リード部４０は略真っ直ぐに延びている。そのため、半導体レーザで発生した熱を効率よく逃がすことができず、第１リード部４０の裏面に放熱板４５を設けている。
【０００６】
また、リード固定用のモールド樹脂４３の外形を、部分的に切り欠いた円周形状とし、調整を容易とするとともに、調整後に回転することを防止している。電極とされる第２リード部４１，４２は、モールド樹脂４３内部で真っ直ぐに延びている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示す例では、第１リード部２０は真っ直ぐであるので、半導体レーザで発生した熱を効率よく逃がすことができず、信頼性が低下する。また、第２リード部２１，２２の先端が曲げられているので、フレームレーザが幅Ｗ方向に大きくなる。
【０００８】
それに対し、図３に示す例では、上述のように図２に示す例よりも放熱性を改善することができる。しかし、第２リード部３１，３２は、絶縁枠３３内部で真っ直ぐな形状を有するので、第２リード部３１，３２を外部回路に半田付けするとき、絶縁枠３３が軟化して第２リード部３１，３２が抜けることがある。また、第２リード部３１，３２が動き易く、第２リード部３１，３２の向きが変わり易い。
【０００９】
図４に示す例においても、図３に示す例と同様に第２リード部４１，４２の抜け等の問題が考えられるが、モールド樹脂４３において第２リード部４１，４２を覆う部分を厚くして凸部４６を設けているので、第２リード部４１，４２の抜け等をある程度は抑制することができる。
【００１０】
しかし、凸部４６を設けるだけでは第２リード部４１，４２の抜け等を充分には抑制することはできない。また、図４に示す例では、銅ブロックなどの放熱部材を使用する必要があり、生産性が良くなく、コスト増大となる。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の１つの目的は、リードフレームを外部回路に半田付けする時におけるリードフレームの抜け等を抑制可能であり、かつコンパクトな半導体レーザ装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、製造コストを増大させることなく放熱性を良好とすることができ、かつコンパクトな半導体レーザ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体レーザ装置は、１つの局面では、半導体レーザチップを搭載する搭載部と該搭載部から延びる放熱部とを有する第１リード部と、放熱部の両側に設けられた１対の電極用の第２リード部と、第１および第２リード部を固定するための樹脂部とを備える。そして、第２リード部の長手方向（延在方向）に樹脂部と係合する係合部を第２リード部に設け、かつ樹脂部内で第２リード部を真っ直ぐに延在させ、係合部は、第２リード部の幅を局所的に広げることで形成された広幅部を含み、広幅部の一部を露出させる開口部を設ける。
【００１４】
このように第２リード部に係合部を設けることにより、第２リード部を外部回路に半田付けする時に樹脂部が軟化しても第２リード部と樹脂部との係合状態を維持することができ、第２リード部の抜け等を効果的に抑制することができる。また、樹脂部内で第２リード部を真っ直ぐに延在させることにより、第２リード部が樹脂部内で屈曲している場合と比較して半導体レーザ装置を幅方向（第２リード部の延在方向と直交する方向）に縮小することができ、半導体レーザ装置をコンパクトにすることができる。
【００１５】
上記のように係合部は、局所的に第２リード部の幅を広げることで形成された広幅部を含む。
【００１６】
かかる広幅部を設けることにより、広幅部を樹脂部と係合させることができ、第２リード部の抜け等を効果的に抑制することができる。また、ワイヤボンドを行なう面積を広げることができるので、ワイヤボンドが容易となる。
【００１７】
第２リード部の両側に設けられ、第１リード部から連続して延び、第２リード部と同じ側に樹脂部から延出する放熱用の第３リード部を設ける。
【００１８】
それにより、半導体レーザ装置をあまり拡大することなく、放熱性を格段に改善することができる。また、放熱用部材としてリードフレームを使用することにより、安価に放熱用部材を設けることができ、製造コスト増大を回避できる。
【００１９】
樹脂部の外周形状を、半導体レーザチップを中心とする円周状とすることが好ましい。ここで、「円周状」とは、全体として円周状であることを意味し、一部に切り欠きや面取り部等を有するものであっても全体として略円周状であれば上記「円周状」に含まれる。
【００２０】
樹脂部の外周形状を円周状とすることにより、光ピックアップに搭載したときに、外部の光学系に対してレーザチップを回転させることができるので、遠視野像の広がり方向、レーザ光の偏光方向等を容易に調整することができる。
【００２１】
樹脂部は、半導体レーザチップから出射される光を通す窓部を有する。それにより、レーザ光の反射やレーザ光障害を阻止しながらレーザチップを保護することができ、組立時等に外力によりレーザチップのワイヤ切れ、ダイ剥れ等を起こすのを防止できる。
【００２２】
樹脂部の外周に、好ましくは、回転止め用の切欠き部を設ける。それにより、半導体レーザ装置の位置調整後に、半導体レーザ装置が回転して調整位置がずれるのを防止できる。
【００２３】
第１リード部における半導体レーザチップの搭載部を、好ましくは、該搭載部以外の第１リード部よりも広幅とする。それにより、放熱性を改善することができる。
【００２４】
本発明に係る半導体レーザ装置は、他の局面では、半導体レーザチップを搭載する第１リード部と、電極用の第２リード部と、第２リード部の両側に配置され、第１リード部から連続して延びる放熱用の第３リード部と、第１、第２および第３リード部を固定するための樹脂部とを備え、第３リード部を第２リード部と同じ側に樹脂部から延出させ、樹脂部の外周面に第３リード部が露出しないように樹脂部によって第３リード部の側端部を覆うようにする。
【００２５】
このように樹脂部から延出する放熱用の第３リード部を設けることにより、放熱性を格段に向上することができる。このとき、放熱用部材としてリードフレームを用いることにより、従来例のように銅ブロックなどの放熱部材を別途準備する場合と比較して、放熱部材を安価に準備することができ、かつ生産性を向上することができる。それにより、製造コストを低減することができる。このとき、第２および第３リード部を樹脂部の同じ側に延出させることにより、半導体レーザ装置が幅方向にほとんど大きくならず、半導体レーザ装置をコンパクト化することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施の形態における半導体レーザ装置（フレームレーザ）の平面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は側面図である。
【００２７】
本実施の形態における半導体レーザ装置は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、リード部の固定用の樹脂部２と、半導体レーザチップ３と、放熱用のサブマウント部６と、第１〜第３リード部７，８，１１ａ，１１ｂとを備える。
【００２８】
モニター用受光素子を一体化したサブマウント部６に半導体レーザチップ３を搭載し、サブマウント一体型半導体レーザチップ３を搭載する搭載部を有する第１リード部（ＬＤチップダイボンド用リード）７と電気的接続を行なうための第２リード部（電極用リード）８を樹脂部２で固定する。
【００２９】
第２リード部８の長手方向（延在方向）に樹脂部２と係合する係合部９を第２リード部８に設ける。それにより、第２リード部８を外部回路に半田付けする時に樹脂部２と係合部９の係合状態を維持でき、第２リード部８の抜け等を効果的に抑制することができる。
【００３０】
上記係合部９は、図１（ｂ）に示すように、たとえば樹脂部２内で局所的に第２リード部８の幅を広げた広幅部で構成する。それにより、第２リード部８の抜け等を効果的に抑制することができるとともに、ワイヤボンドを行なう面積を広げることができるのでワイヤボンドが容易となる。
【００３１】
なお、第２リード部８の長手方向に張り出し、第２リード部８の長手方向に樹脂部２と係合するものであれば、上記の広幅部以外の任意形状の係合部９を採用可能である。
【００３２】
また、図１（ｂ）に示すように、樹脂部２内で第２リード部８を真っ直ぐに延在させている。それにより、リード部が樹脂部内で屈曲している場合と比較して半導体レーザ装置を幅方向（第２リード部８の延在方向と直交する方向）に縮小することができ、半導体レーザ装置をコンパクトにすることができる。
【００３３】
また、図１（ｂ）に示すように、第１リード部７における半導体レーザチップ３の搭載部を、該搭載部以外の第１リード部７よりも広幅としている。それにより、放熱性を改善することができる。
【００３４】
それに加え、第１リード部７に、上記の半導体レーザチップ３の搭載部から延び、樹脂部２から延出する放熱部７ａを設けている。それにより、熱を外部回路に逃すことができ、放熱性をさらに改善することができる。この放熱部７ａは、外部回路との電気的接続をも行なう。
【００３５】
また、図１（ｂ）に示すように、第２リード部８と同じ側に樹脂部２から延出する放熱用の第３リード部１１を設ける。第３リード部１１は、第２リード部８の両側に第２リード部８に沿って延在し、第２リード部８と同等の幅を有する。
【００３６】
このような第３リード部１１を設けることにより、半導体レーザ装置を幅方向にあまり拡大することなく放熱性を格段に改善することができ、温度特性の悪い半導体レーザ素子、たとえば赤色レーザ光を発生するＩｎＧａＡｌＰ／ＧａＡｓ系の半導体レーザチップや、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ，ＩｎＧａＡｌＮ系の半導体レーザチップもフレームレーザとして用いることができる。
【００３７】
ここで、温度特性Ｔ０とは、発振閾値Ｉｔｈの温度依存性を表すパラメータで、使用温度をＴとしたとき、Ｉｔｈは下記の数式（１）で近似される。
【００３８】
Ｉｔｈ＝ｅｘｐ（ａＴ／Ｔ０）…（１）
上記数式（１）においてａは比例定数である。数式（１）において、Ｔ０が大きいほどＩｔｈの温度変化が小さく、温度特性が良い。Ｔ０が１３０Ｋ（ケルビン）以上であれば放熱部７ａのみで対応できるが、Ｔ０がこれより小さくなると、第３リード部１１等の放熱手段を設ける必要がある。因みに、赤外用ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ系の半導体レーザ素子のＴ０は１３０Ｋ〜１５０Ｋである。
【００３９】
図１（ｂ）に示すように、放熱用部材としてリードフレームを使用することにより、従来例のように銅ブロックなどの放熱部材を別途準備する場合と比較して、安価に放熱用部材を設けることができ、かつ生産性をも向上することができる。それにより、製造コスト増大を回避することができる。
【００４０】
また、第２および第３リード部８，１１を樹脂部２の同じ側に延出させることにより、半導体レーザ装置が幅方向にほとんど大きくならず、半導体レーザ装置をコンパクトにすることができる。
【００４１】
上記の第１〜第３リード部７，８，１１は、樹脂部２で固定され、図１（ｃ）に示すように、直線状のフレーム部１０を構成する。
【００４２】
樹脂部２の外周形状は、図１（ａ）に示すように、半導体レーザチップ３を中心とする円周状とする。それにより、光ピックアップに搭載したときに、外部の光学系に対してレーザチップを回転させることができるので、遠視野像の広がり方向、レーザ光の偏光方向等を容易に調整することができる。
【００４３】
樹脂部２の外周に、図１（ａ）に示すように、回転止め用の切欠き部１を設ける。この切欠き部１は、半導体レーザ装置の位置決め用および半導体レーザ装置の回転防止用に使用される。
【００４４】
図１（ａ）に示す例では、切欠き部１は断面Ｕ字状の凹部で構成されるが、この場合には、半導体レーザ装置の取付け側における対応部分に、切欠き部１と嵌合する突起を設けておけばよい。
【００４５】
樹脂部２は、図１（ａ）に示すように、両側面に面取り部（切欠き部）４を有する。図１（ａ）に示す例では、面取り部４は、平坦な面で構成される。この面取り部４も、半導体レーザ装置の位置決めに使用される。
【００４６】
リード、フレームを樹脂で固定するとき上型と下型がリードの面で当たるが、その際、上型と下型の隙間に樹脂が入り、バリが発生する。上記面取り部４は、このバリをとる機能をも有する。
【００４７】
樹脂部２は、図１（ｂ）に示すように、半導体レーザチップ３から出射される光が通過する部分（光路）に窓部５と、ダイボンド、ワイヤボンドを行なうための開口部とを有し、これらを除く半導体レーザ装置の外周を覆う。
【００４８】
それにより、レーザ光の反射やレーザ光障害を除去しながら、半導体レーザ装置を調整設置するときに、工具や外部回路に半導体レーザチップ３が接触してワイヤ切れ、ダイ剥れ等が発生するのを防止できる。
【００４９】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の１つの局面では、第２リード部に係合部を設けているので外部回路への半田付け時における第２リード部の抜け等を効果的に抑制することができ、また樹脂部内で第２リード部を真っ直ぐに延在させることにより、半導体レーザ装置をコンパクトにすることができる。それにより、半導体レーザ装置をコンパクトにしながら、リード部の抜け等を効果的に抑制することができる。
【００５１】
本発明の他の局面では、放熱用の第３リード部を設けているので、放熱性を格段に向上することができ、かつ製造コストをも低減することができる。また、第２および第３リード部を樹脂部の同じ側に延出させることにより、半導体レーザ装置をコンパクトにすることもできる。それにより、半導体レーザ装置をコンパクトにし、製造コストをも低減しながら、放熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の１つの実施の形態における半導体レーザ装置の平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す半導体レーザ装置の正面図である。（ｃ）は、（ａ）に示す半導体レーザ装置の側面図である。
【図２】従来の半導体レーザ装置の一例の正面図である。
【図３】従来の半導体レーザ装置の他の例の正面図である。
【図４】（ａ）は、従来の半導体レーザ装置のさらに他の例の平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す半導体レーザ装置の正面図である。
【符号の説明】
１切欠き部、２樹脂部、３半導体レーザチップ、４面取り部、５窓部、６サブマウント部、７第１リード部、７ａ放熱部、８第２リード部、９係合部、１０フレーム部、１１第３リード部。

Claims

半導体レーザチップを搭載する搭載部と該搭載部から延びる放熱部とを有する第１リード部と、
前記放熱部の両側に設けられた１対の電極用の第２リード部と、
前記第２リード部の両側に設けられ、前記第１リード部から連続して延びる放熱用の第３リード部と、
前記第１、第２および第３リード部を固定するための樹脂部とを備え、
前記第２リード部の長手方向に前記樹脂部と係合する係合部を前記第２リード部に設け、かつ前記樹脂部内で前記第２リード部を真っ直ぐに延在させ、
前記係合部は、前記第２リード部の幅を局所的に広げることで形成された広幅部を含み、
前記広幅部の一部を露出させる開口部を設け、
前記第３リード部は、前記第２リード部と同じ側に前記樹脂部から延出する、
半導体レーザ装置。
前記樹脂部の外周形状を、半導体レーザチップを中心とする円周状とする、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
前記樹脂部は、前記半導体レーザチップから出射される光が通過する窓部を有する、請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ装置。
前記樹脂部の外周に回転止め用の切欠き部を備える、請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
前記第１リード部における前記搭載部の幅を、前記搭載部以外の前記第１リード部よりも広幅とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
前記樹脂部からの前記第３リード部の延出長さを、前記樹脂部からの前記１および第２リード部の延出長さと等しくした、請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
半導体レーザチップを搭載する第１リード部と、
電極用の第２リード部と、
前記第２リード部の両側に配置され、前記第１リード部から連続して延びる放熱用の第３リード部と、
前記第１、第２および第３リード部を固定するための樹脂部とを備え、
前記第３リード部を前記第２リード部と同じ側に前記樹脂部から延出させ、
前記樹脂部の外周面に前記第３リード部が露出しないように前記樹脂部によって前記第３リード部の側端部を覆うようにした、半導体レーザ装置。