JP3787184B2 - 半導体レーザ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザチップの周囲が気密に封止されたキャンシール型の半導体レーザに関する。さらに詳しくは、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＬＤ（レーザディスク）、ＣＤ−ＲＯＭなどのピックアップ用光源に用いるのにとくに適した、パッケージが小形化され、安価な半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＤ−ＲＯＭの光源などに用いられる半導体レーザは、図２に示されるような構造になっている。すなわち、信頼性確保のため、レーザチップ２３を外気から保護する必要から、レーザチップ２３の周囲がキャップ２４で覆われて気密に封止されている。
【０００３】
図２において、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部断面の側面図、（ｃ）はキャップ２４をステム２１に溶接するときの断面説明図である。２１はステムで金属の冷間鍛造加工などによりヒートシンク２１ａと一体に形成され、図２（ｃ）に示されるように、貫通孔２１ｂが２か所設けられ、リード２６、２７が低融点ガラス２９などにより絶縁されてハーメチックシール（気密封止）されている。ヒートシンク２１ａにはシリコン基板などからなるサブマウント２２を介してレーザチップ２３がボンディングされ、リード２６、２７の先端とワイヤボンディングされている。さらに、ステムの底面側には共通リード２８が溶接などにより接着されている。このステム２１の上部はレーザチップ２３の周囲を気密封止するため、キャップ２４が溶接などにより均一にステム２１に取りつけられている。キャップ２４のレーザ光の通過部分には貫通孔が設けられ、窓ガラス２５が低融点ガラスなどにより接着されている。なお、この例はレーザダイオードとレーザダイオードの出力をモニターするためのフォトダイオードの両方が設けられているため、それぞれの一方の電極に接続されるリード２６、２７とそれぞれ他方の電極が共通とされて接続された共通リード２８との３本のリードがパッケージの外部に導出されている。
【０００４】
前述のキャップ２４とステム２１との溶接は、図２（ｃ）に示されるように、キャップ２４の底部における鍔部２４ａの底面側に設けられた突起２４ｂにより電流が集中するようにして上下から電極３１、３２により挟みつけて溶接をしている。そのため、キャップ２４の底部に鍔部２４ａが必要となり、またステム２１の端部にもキャップ２４の位置ずれのマージンやレーザチップの組立てなどに基準面とするための幅Ａのスペースを必要とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの種の半導体レーザは、前述のようにステムにキャップを溶接する構造になっているため、ステムの端部の幅Ａは０.５ｍｍ以上は必要であり、またキャップ２４の鍔部２４ａも０.４ｍｍ以上は必要となり、さらにリード２６、２７を設けるため、ステム２１に別々に貫通孔２１ｂを設けなければならないため、たとえばパッケージの外径の最大寸法は５.６ｍｍ程度が限界で、外形が大きくなり小形化することができないという問題がある。
【０００６】
さらに、ステム２１は厚い板状体からヒートシンク２１ａとともに一体で冷間鍛造加工などにより作られるため、加工設備が大掛かりとなり、コストアップとなって安価に製造することができないという問題がある。
【０００７】
一方で、最近の音響機器やＯＡ機器などの携帯タイプの発展に伴い、ＣＤプレーヤやＬＤプレーヤさらにはノートパソコン用ＣＤ−ＲＯＭなどに用いられる半導体レーザの薄型化が要求され、パッケージの最大寸法が３ｍｍ以下にされることが望まれている。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決し、小形化するＣＤプレーヤやノートパソコン用ＣＤ−ＲＯＭなどの光源に適した小形で安価な半導体レーザを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体レーザは、金属材料からなり先端部にレーザチップがマウントされるヒートシンク部が一体に形成された円筒状のリングおよび該リング内に絶縁体を介して気密に封止されたリードからなるステムと、前記ヒートシンク部にマウントされたレーザチップと、該レーザチップの周囲を覆うキャップとからなり、前記円筒状のリングの底部に該リングと一体にコモンリードが延出されている。この構造にすることにより、コモンリードを後から溶接する必要がなく工数削減の点から好ましい。
【００１１】
前記円筒状のリングの底部に鍔部を有し、該鍔部の表面を基準として該鍔部の表面から前記レーザチップまでの高さが一定に形成され、かつ、該鍔部に円周方向の位置決めをする切欠部が設けられていることが、微妙なレーザビームの方向や位置を容易に一定にすることができるため好ましい。
【００１２】
前記キャップの底面には鍔部が設けられないで、該キャップの内周面と前記円筒状リングの側壁外周面とで気密に封止されていることが、キャップに鍔部を必要とせず、小形化を達成することができるため好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明の半導体レーザについて説明をする。
【００１４】
図１は本発明の半導体レーザの一実施形態の断面説明図および底面図である。図１において、１は厚さが０.２〜０.４ｍｍ程度の鉄系や銅系の金属材料の板材から絞り加工と打抜き加工により形成された円筒状のリングで、その先端部には上方に延びるように折り曲げられたヒートシンク部１ａを有し、レーザチップ７をマウントしたサブマウント６が接着されるようになっている。円筒状のリング１の底部には、鍔部１ｂが０.３ｍｍ程度の幅で設けられ、さらにその鍔部１ｂの一部からは共通リード１ｃが下方に延びている。このヒートシンク１ａや共通リード１ｃはリードフレームを打ち抜いたのち折り曲げるだけで簡単に形成される。また鍔部１ｂには、図１（ｃ）に示されるように、切欠部１ｄが設けられ、回転方向の位置決めがされるようになっている。このリング１内に、たとえば低融点ガラスなどの絶縁体２により絶縁保持されたリード３、４が気密（ハーメチック）に封入され、円筒状のリング１、絶縁体２およびリード３、４によりステム５が形成されている。なお、切欠部１ｄは図１（ｃ）に示されるような凹状でなくても、円弧部をストレートに切り落とした形状など、他の形状の切欠きでもよい。
【００１５】
ヒートシンク１ａにはレーザチップ７がボンディングされたサブマウント６が吸着コレットにより搬送され、位置合せされてマウントされる。このサブマウント６の位置合せは、リング１の鍔部１ｂの表面Ｂを基準面として行われる。そうすることにより、ＣＤプレーヤなどのセットに取りつける場合に、この鍔部１ｂの表面を基準とすることにより正確な位置決めをすることができる。その点からリング１の底部に鍔部１ｂを設けることが好ましいが、基準面とするだけで、キャップ８の横ずれのマージンを必要としないため、その幅は０.３ｍｍ程度あれば充分である。
【００１６】
サブマウント６は、たとえばシリコン基板などにより形成され、２００μｍ×１５０μｍ程度の小さなレーザチップ７を組み立てやすくするために設けられている。この例では、シリコン基板からなるサブマウント６にレーザチップ７の発光量をモニターする受光用の図示しないフォトダイオードが形成されている。このレーザチップ７および図示しないフォトダイオードの各電極が金線１１によりリード４、３とそれぞれワイヤボンディングされ電気的に接続されている。レーザチップ７およびフォトダイオードのそれぞれ他方の電極はサブマウント６の裏面を介して共通リード１ｃに接続され、３本のリード１ｃ、３、４がステム５の裏面側に延びている。
【００１７】
レーザチップ７の周囲は外気から遮断されるように、キャップ８が気密封止（ハーメチックシール）されている。キャップ８はコバールなどからなっており、レーザ光が通過する部分は貫通孔が設けられており、レーザ光を透過するガラスなどからなる透過窓９が低融点ガラス１０などにより気密に接着されている。
【００１８】
本発明では、キャップ８の底面に鍔部が設けられないで、ステム５との気密封止は円筒状のリング１の側壁の外周面とキャップ８の内周側面の部分とで行われている。この側壁における気密封止は、圧入、軟金属の厚メッキ、エポキシ系樹脂などによる接着などの種々の方法で行われる。
【００１９】
本発明によれば、リードフレームから形成され得る円筒状のリング１を用いてステム５を形成しているため、リード３、４は直接絶縁体２によりリング１内に固着でき、従来キャップ８の外径がたとえば３.６ｍｍ程度あったものを２.５ｍｍ程度に小形化できるとともに、鍛造加工などの複雑な加工をする必要がなく、安価に製造することができる。なお、リング１内へのリード３、４の固着は、たとえばリード３、４用の孔が形成された低融点ガラスなどのタブレット（絶縁体２）をリード３、４とともに挿入して加熱溶融することにより、簡単にステム５を形成することができる。
【００２０】
さらに、ステム１とキャップ８との気密封止をそれぞれの側面で行うことにとり、キャップ８とステム１との半径方向の位置合せをセルフアライメントで行うことができ、ステム（鍔部１ｂ）に半径方向のマージンを設ける必要がない。さらに、キャップ８に鍔部を設ける必要もない。その結果、従来キャップの鍔部および半径方向の位置ずれマージンとしてステムの鍔部１ｂがたとえば１ｍｍ以上必要であったのが０.３ｍｍ程度ですみ、直径で１.４ｍｍ程度小さくすることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ステムをリードフレームから形成され得る円筒状のリングを用いて形成しているため、半導体レーザを外径が３ｍｍ以下の非常に小形に形成することができるとともに、安価にすることができる。
【００２２】
その結果、携帯用のＣＤプレーヤーやノートパソコンなどを一層小形化することができ、小形電子機器のさらなる普及に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体レーザの構造を示す説明図である。
【図２】従来の半導体レーザの構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 円筒状のリング
１ａ ヒートシンク部
１ｂ 鍔部
１ｃ 共通リード
２ 絶縁体
３、４ リード
５ ステム
７ レーザチップ
８ キャップ
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザチップの周囲が気密に封止されたキャンシール型の半導体レーザに関する。さらに詳しくは、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＬＤ（レーザディスク）、ＣＤ−ＲＯＭなどのピックアップ用光源に用いるのにとくに適した、パッケージが小形化され、安価な半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＤ−ＲＯＭの光源などに用いられる半導体レーザは、図２に示されるような構造になっている。すなわち、信頼性確保のため、レーザチップ２３を外気から保護する必要から、レーザチップ２３の周囲がキャップ２４で覆われて気密に封止されている。
【０００３】
図２において、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部断面の側面図、（ｃ）はキャップ２４をステム２１に溶接するときの断面説明図である。２１はステムで金属の冷間鍛造加工などによりヒートシンク２１ａと一体に形成され、図２（ｃ）に示されるように、貫通孔２１ｂが２か所設けられ、リード２６、２７が低融点ガラス２９などにより絶縁されてハーメチックシール（気密封止）されている。ヒートシンク２１ａにはシリコン基板などからなるサブマウント２２を介してレーザチップ２３がボンディングされ、リード２６、２７の先端とワイヤボンディングされている。さらに、ステムの底面側には共通リード２８が溶接などにより接着されている。このステム２１の上部はレーザチップ２３の周囲を気密封止するため、キャップ２４が溶接などにより均一にステム２１に取りつけられている。キャップ２４のレーザ光の通過部分には貫通孔が設けられ、窓ガラス２５が低融点ガラスなどにより接着されている。なお、この例はレーザダイオードとレーザダイオードの出力をモニターするためのフォトダイオードの両方が設けられているため、それぞれの一方の電極に接続されるリード２６、２７とそれぞれ他方の電極が共通とされて接続された共通リード２８との３本のリードがパッケージの外部に導出されている。
【０００４】
前述のキャップ２４とステム２１との溶接は、図２（ｃ）に示されるように、キャップ２４の底部における鍔部２４ａの底面側に設けられた突起２４ｂにより電流が集中するようにして上下から電極３１、３２により挟みつけて溶接をしている。そのため、キャップ２４の底部に鍔部２４ａが必要となり、またステム２１の端部にもキャップ２４の位置ずれのマージンやレーザチップの組立てなどに基準面とするための幅Ａのスペースを必要とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの種の半導体レーザは、前述のようにステムにキャップを溶接する構造になっているため、ステムの端部の幅Ａは０.５ｍｍ以上は必要であり、またキャップ２４の鍔部２４ａも０.４ｍｍ以上は必要となり、さらにリード２６、２７を設けるため、ステム２１に別々に貫通孔２１ｂを設けなければならないため、たとえばパッケージの外径の最大寸法は５.６ｍｍ程度が限界で、外形が大きくなり小形化することができないという問題がある。
【０００６】
さらに、ステム２１は厚い板状体からヒートシンク２１ａとともに一体で冷間鍛造加工などにより作られるため、加工設備が大掛かりとなり、コストアップとなって安価に製造することができないという問題がある。
【０００７】
一方で、最近の音響機器やＯＡ機器などの携帯タイプの発展に伴い、ＣＤプレーヤやＬＤプレーヤさらにはノートパソコン用ＣＤ−ＲＯＭなどに用いられる半導体レーザの薄型化が要求され、パッケージの最大寸法が３ｍｍ以下にされることが望まれている。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決し、小形化するＣＤプレーヤやノートパソコン用ＣＤ−ＲＯＭなどの光源に適した小形で安価な半導体レーザを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体レーザは、金属材料からなり先端部にレーザチップがマウントされるヒートシンク部が一体に形成された円筒状のリングおよび該リング内に絶縁体を介して気密に封止されたリードからなるステムと、前記ヒートシンク部にマウントされたレーザチップと、該レーザチップの周囲を覆うキャップとからなり、前記円筒状のリングの底部に該リングと一体にコモンリードが延出されている。この構造にすることにより、コモンリードを後から溶接する必要がなく工数削減の点から好ましい。
【００１１】
前記円筒状のリングの底部に鍔部を有し、該鍔部の表面を基準として該鍔部の表面から前記レーザチップまでの高さが一定に形成され、かつ、該鍔部に円周方向の位置決めをする切欠部が設けられていることが、微妙なレーザビームの方向や位置を容易に一定にすることができるため好ましい。
【００１２】
前記キャップの底面には鍔部が設けられないで、該キャップの内周面と前記円筒状リングの側壁外周面とで気密に封止されていることが、キャップに鍔部を必要とせず、小形化を達成することができるため好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明の半導体レーザについて説明をする。
【００１４】
図１は本発明の半導体レーザの一実施形態の断面説明図および底面図である。図１において、１は厚さが０.２〜０.４ｍｍ程度の鉄系や銅系の金属材料の板材から絞り加工と打抜き加工により形成された円筒状のリングで、その先端部には上方に延びるように折り曲げられたヒートシンク部１ａを有し、レーザチップ７をマウントしたサブマウント６が接着されるようになっている。円筒状のリング１の底部には、鍔部１ｂが０.３ｍｍ程度の幅で設けられ、さらにその鍔部１ｂの一部からは共通リード１ｃが下方に延びている。このヒートシンク１ａや共通リード１ｃはリードフレームを打ち抜いたのち折り曲げるだけで簡単に形成される。また鍔部１ｂには、図１（ｃ）に示されるように、切欠部１ｄが設けられ、回転方向の位置決めがされるようになっている。このリング１内に、たとえば低融点ガラスなどの絶縁体２により絶縁保持されたリード３、４が気密（ハーメチック）に封入され、円筒状のリング１、絶縁体２およびリード３、４によりステム５が形成されている。なお、切欠部１ｄは図１（ｃ）に示されるような凹状でなくても、円弧部をストレートに切り落とした形状など、他の形状の切欠きでもよい。
【００１５】
ヒートシンク１ａにはレーザチップ７がボンディングされたサブマウント６が吸着コレットにより搬送され、位置合せされてマウントされる。このサブマウント６の位置合せは、リング１の鍔部１ｂの表面Ｂを基準面として行われる。そうすることにより、ＣＤプレーヤなどのセットに取りつける場合に、この鍔部１ｂの表面を基準とすることにより正確な位置決めをすることができる。その点からリング１の底部に鍔部１ｂを設けることが好ましいが、基準面とするだけで、キャップ８の横ずれのマージンを必要としないため、その幅は０.３ｍｍ程度あれば充分である。
【００１６】
サブマウント６は、たとえばシリコン基板などにより形成され、２００μｍ×１５０μｍ程度の小さなレーザチップ７を組み立てやすくするために設けられている。この例では、シリコン基板からなるサブマウント６にレーザチップ７の発光量をモニターする受光用の図示しないフォトダイオードが形成されている。このレーザチップ７および図示しないフォトダイオードの各電極が金線１１によりリード４、３とそれぞれワイヤボンディングされ電気的に接続されている。レーザチップ７およびフォトダイオードのそれぞれ他方の電極はサブマウント６の裏面を介して共通リード１ｃに接続され、３本のリード１ｃ、３、４がステム５の裏面側に延びている。
【００１７】
レーザチップ７の周囲は外気から遮断されるように、キャップ８が気密封止（ハーメチックシール）されている。キャップ８はコバールなどからなっており、レーザ光が通過する部分は貫通孔が設けられており、レーザ光を透過するガラスなどからなる透過窓９が低融点ガラス１０などにより気密に接着されている。
【００１８】
本発明では、キャップ８の底面に鍔部が設けられないで、ステム５との気密封止は円筒状のリング１の側壁の外周面とキャップ８の内周側面の部分とで行われている。この側壁における気密封止は、圧入、軟金属の厚メッキ、エポキシ系樹脂などによる接着などの種々の方法で行われる。
【００１９】
本発明によれば、リードフレームから形成され得る円筒状のリング１を用いてステム５を形成しているため、リード３、４は直接絶縁体２によりリング１内に固着でき、従来キャップ８の外径がたとえば３.６ｍｍ程度あったものを２.５ｍｍ程度に小形化できるとともに、鍛造加工などの複雑な加工をする必要がなく、安価に製造することができる。なお、リング１内へのリード３、４の固着は、たとえばリード３、４用の孔が形成された低融点ガラスなどのタブレット（絶縁体２）をリード３、４とともに挿入して加熱溶融することにより、簡単にステム５を形成することができる。
【００２０】
さらに、ステム１とキャップ８との気密封止をそれぞれの側面で行うことにとり、キャップ８とステム１との半径方向の位置合せをセルフアライメントで行うことができ、ステム（鍔部１ｂ）に半径方向のマージンを設ける必要がない。さらに、キャップ８に鍔部を設ける必要もない。その結果、従来キャップの鍔部および半径方向の位置ずれマージンとしてステムの鍔部１ｂがたとえば１ｍｍ以上必要であったのが０.３ｍｍ程度ですみ、直径で１.４ｍｍ程度小さくすることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ステムをリードフレームから形成され得る円筒状のリングを用いて形成しているため、半導体レーザを外径が３ｍｍ以下の非常に小形に形成することができるとともに、安価にすることができる。
【００２２】
その結果、携帯用のＣＤプレーヤーやノートパソコンなどを一層小形化することができ、小形電子機器のさらなる普及に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体レーザの構造を示す説明図である。
【図２】従来の半導体レーザの構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 円筒状のリング
１ａ ヒートシンク部
１ｂ 鍔部
１ｃ 共通リード
２ 絶縁体
３、４ リード
５ ステム
７ レーザチップ
８ キャップ
Claims (3)
- 金属材料からなり先端部にレーザチップがマウントされるヒートシンク部が一体に形成された円筒状のリングおよび該リング内に絶縁体を介して気密に封止されたリードからなるステムと、前記ヒートシンク部にマウントされたレーザチップと、該レーザチップの周囲を覆うキャップとからなり、前記円筒状のリングの底部に該リングと一体にコモンリードが延出されてなる半導体レーザ。
- 前記円筒状のリングの底部に鍔部を有し、該鍔部の表面を基準として該鍔部の表面から前記レーザチップまでの高さが一定に形成され、かつ、該鍔部に円周方向の位置決めをする切欠部が設けられてなる請求項１記載の半導体レーザ。
- 前記キャップの底面には鍔部が設けられないで、該キャップの内周面と前記円筒状リングの側壁外周面とで気密に封止されてなる請求項１または２記載の半導体レーザ。
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| JP29538795A JP3787184B2 (ja) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | 半導体レーザ |
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| DE19646907A DE19646907A1 (de) | 1995-11-14 | 1996-11-13 | Halbleiter-Laserdiodenanordnung und Verfahren zu deren Herstellung |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29538795A JP3787184B2 (ja) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09139541A JPH09139541A (ja) | 1997-05-27 |
| JP3787184B2 true JP3787184B2 (ja) | 2006-06-21 |
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ID=17819974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP29538795A Expired - Fee Related JP3787184B2 (ja) | 1995-11-14 | 1995-11-14 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
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| JP5179795B2 (ja) * | 2007-08-01 | 2013-04-10 | シャープ株式会社 | 発光装置の製造方法 |
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1995
- 1995-11-14 JP JP29538795A patent/JP3787184B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH09139541A (ja) | 1997-05-27 |
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Legal Events
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050412 |
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| A521 | Written amendment |
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