JP5064626B2 - レーザダイオード装置およびその製造方法 - Google Patents
レーザダイオード装置およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5064626B2 JP5064626B2 JP2001535210A JP2001535210A JP5064626B2 JP 5064626 B2 JP5064626 B2 JP 5064626B2 JP 2001535210 A JP2001535210 A JP 2001535210A JP 2001535210 A JP2001535210 A JP 2001535210A JP 5064626 B2 JP5064626 B2 JP 5064626B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser diode
- laser
- diode chip
- chip
- casing
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 15
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 10
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 3
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000010454 slate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/483—Containers
- H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
-
- 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
- H01S5/02218—Material of the housings; Filling of the housings
- H01S5/02234—Resin-filled housings; the housings being made of resin
-
- 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
- H01S5/0231—Stems
-
- 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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector 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
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector 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
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector 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
-
- 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
- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
- H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
-
- 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
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
- H01L25/0756—Stacked arrangements of devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
-
- 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
- H01S5/0225—Out-coupling of light
- H01S5/02255—Out-coupling of light using beam deflecting elements
-
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/305—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
- H01S5/3095—Tunnel junction
-
- 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
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
- H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
本発明は、請求項1の上位概念によるレーザダイオード装置に関する。本発明はさらに、この種のレーザダイオード装置の製造方法に関する。
【0002】
この種の装置は刊行物EG&G Optoelectronics : Pulsed Laserdiodes - PGEW Series, Internet刊行物から公知である。レーザダイオードチップは15Wの発光出力に達し、プラスチックケーシングに組み込まれている。レーザダイオード素子のパルス持続時間は30nsである。レーザダイオードチップの構造は基本的にマルチ量子ウェル構造体に相当する。
【0003】
マルチアクティブゾーン、多くは量子ウェル構造体を有するこの種の通常のレーザチップは、LOC(Large optical cavity)技術でも1から15Wのレーザ出力領域と5から100nsのパルス持続時間、または低出力での数msまでのパルス持続時間に対して使用される。コストの理由からレーザチップは発光ダイオード用の通常のLEDケーシングに組み込まれる。続いてチップは例えば樹脂により充填される。
【0004】
15W以上約50Wまでの出力が必要な場合、前記の刊行物では複数のレーザダイオードチップが同じケーシングに並置される。このような光学的に高い発光出力をレーザダイオードから短いパルス領域で得ることは多数の適用領域に対して必要である。典型的な適用は、侵入警報システムまたは衝突回避システム、LIDAR、光学的距離測定、自由空間伝送等である。
【0005】
前記のマルチチップ・レーザダイオード装置は多数の適用に対して不適であり、さらに面倒で従ってコストが掛かる。1つには、複数のチップを1つのLEDケーシングにこのように取り付けることは、LEDの大量生産のために設けられたLED製造ラインでは通常のことではなく、このラインで実現することは困難である。もう1つにはこの解決手段は必要なチップ面積が大きいためコストが掛かることである。発光出力を3倍にするには例えば3つのレーザダイオード素子が必要である。さらにケーシングにチップが並置される場合には、外に向かって作用するビーム源が比較的相互に離れて配置された複数のエミッタに分散され、このことは結像特性を悪化させる。
【0006】
高いレーザ発光出力を得るために、ダイオードレーザバーからなるステープルを使用することが公知である。このことにより、ダイオードレーザの出力がまとめられる。光学的出力が大きい場合に、これと結び付いた熱出力をコントロールできるようにするため、レーザダイオードバーはしばしば冷却器に取り付けられ、構成素子は組み合わせて使用される。このことは技術的に非常に面倒であり、個々のビームエミッタの間隔が大きくなり、また同様にエミッタ面積も比較的に大きくなることによって、レーザ光の焦点特性が悪化する。取り付けられたバーのサイズが大きいため、複数のビームエミッタを上下に組み合わせることは困難であり、さらにビーム品質が低下する。レーザダイオードバーの構成は刊行物DILAS社、Diodenlaser GmbH,Mainz-Hechtsheimから公知である。
【0007】
本発明の課題は、大量生産に適した高出力のレーザダイオード装置およびその製造方法を提供することである。
【0008】
この課題は、独立請求項記載の特徴部分の構成を有するレーザダイオード装置、および請求項記載の使用法、および請求項記載の特徴部分の構成を有する方法によって解決される。有利な改善形態は従属請求項の対象である。
【0009】
本発明のレーザダイオード装置では、LEDケーシングにレーザダイオードチップが組み込まれ、このレーザダイオードチップはマルチビーム半導体レーザダイオードとして構成されており、このマルチビーム半導体レーザダイオードは半導体サブスレートの上に重ねて複数配置され、それぞれ少なくとも1つのアクティブ層を備えるレーザステープルを有し、当該レーザダイオード装置では隣接する少なくとも1ペアのレーザステープルがその間の配置されたトンネル接合部を有し、半導体サブストレートと最上部レーザステープルの外側表面はそれぞれ接続接点を有し、この接続接点はLEDケーシングの端子と接続されている。
【0010】
モノリシックレーザダイオードステープルを使用することにより、一方では200Wまで、またはそれ以上の非常に高い光学的出力が単パルス領域で可能となり、他方では使用されるチップ面積が個々のレーザダイオードの面積に相応する。従ってただ1つのチップだけがケーシングに取り付けられる。この種の構造体のチップコストは、全体で同じ発光出力の場合、複数のチップに対するコストよりもかなり低い。1つのチップだけを取り付けることにより、レーザダイオード装置を非常に安価に、LED構成素子に対する標準製造ラインで製造することができる。さらにこの種のマルチビームレーザダイオードの発光エミッタは相互に密に並置され、従ってレーザ光のフォーカシングが容易にである。さらにビーム品質がフォーカスされない場合に有利である。
【0011】
マルチビームレーザダイオードはエッジエミッタ型または表面エミッタ型である。この種のマルチビームレーザダイオードの構造はシングルまたはマルチ量子ウェル構造またはDFB構造を有している。
【0012】
マルチビームレーザダイオードを組み込んだ後、レーザダイオードを透明な材料、例えば樹脂またはシリコンにより注型することができる。
【0013】
LEDケーシングの形式に応じて、マルチビームレーザダイオードは1つまたは2つの方向に放射する。マルチビームレーザダイオードの出力ビームは直接またはミラーを介してケーシングから出力結合することができる。これにより装置を基板に実装する際に上方または側方へ放射することのできるレーザダイオード装置が得られる。特に有利にはここでは表面実装に対して設けられたLEDケーシングが適する。
【0014】
本発明を以下、図面に基づき詳細に説明する。
【0015】
図1は、表面実装用のLEDケーシングに取り付けられたマルチビーム高出力レーザダイオードの概略的断面図である。
【0016】
図2は、ラジアルLEDケーシング用のマルチビーム高出力レーザダイオードの概略的斜視図である。
【0017】
図3は、ラジアルケーシング内のマルチビーム高出力レーザダイオードの概略的斜視図である。
【0018】
図4は、マルチビーム高出力レーザダイオードの概略的斜視図である。
【0019】
図1は、表面実装用のLEDケーシングの断面図である(ケーシングはIEC-Publ.286第3部による)。ケーシング体1は耐高熱性のサーモプラスタからなり、このサーモプラスタにより、継ぎ目なしにスタンパされた導体バンド2aと2bが充填される。ケーシングは内部に開口部を有し、この開口部の側壁3は反射面として構成されている。半導体チップ4は実施例では2つのレーザステープルL1とL2を有するマルチビームレーザダイオードの構造を有する。2つのレーザステープルの間には詳細には図示しないトンネル接合部が配置されている。この半導体チップ4は第1のオーム接点5と共に、ケーシングの端子部2aに導電性に取り付けられている。電気接点5は、マルチビームレーザダイオードの半導体基板の下側表面に取り付けられている。最上部レーザステープルL1に取り付けられた第2のオーム接点6は、接続導体バンド2bの他の部分と導電性に接続されている。
【0020】
マルチビームレーザダイオードを含む半導体チップ4は、レーザステープルL1とL2の2つのレーザビームがアクティブ層のエッジまたは2つのエッジを介して出力結合されるように構成することができる。反射面3によって個別ビームは偏向され、上方へケーシングから出力結合される。光出力結合を改善し、実装されたレーザダイオードを環境の影響から保護するために、反射器開口部にはエポキシ樹脂7により注型されている。樹脂7およびケーシング材料は綿密に相互に調整されており、これにより熱的ピーク負荷の際にも機械的障害が発生しないようになっている。注型樹脂7の代わりに他の透明材料、例えばアクリル樹脂、シリコン等を使用することもできる。
【0021】
図1の装置ではLEDケーシングに実装されたマルチビームレーザダイオードが設けられている。この装置は単パルス領域で200Wまで、およびそれ以上で駆動することができる。上下に積層されたレーザダイオードのチップ面積は個々の個別レーザダイオードのチップ面積に相応し、1つのチップ4だけを実装すればよいから、半導体チップをケーシングに実装することはLED用の標準製造ライン上で非常に安価に行うことができる。
【0022】
上下に重ねて配置されたレーザステープル、例えばステープルL1とL2を有するモノリシックマルチビームレーザダイオードはパルス動作に適しており、少なくとも2つのアクティブレーザゾーンを有する。これらアクティブレーザゾーンは接合部によって相互に接合されている。接合部は例えば半導体トンネル接合部である。レーザステープルはシングルまたはマルチ量子ウェル構造または他の構造を有することができる。層は典型的にはエピタクシャルに上下に析出される。2つの隣接する発光エミッタ間の通常の垂直方向間隔は2から3μmである。ここで動作時には上下に配置された個々のレーザステープルは直列に接続される。異なる個別半導体チップにより実現される、同じ発光出力を有する個別レーザダイオードと比較して、マルチビームレーザダイオードはレーザビームの焦点性と、ビーム品質の点で有利である。
【0023】
図2は、レーザステープルL11ないしL21を有する。これらのレーザステープルはラジアルLEDに対する接続部10に実装されている。接続はオーム性接続接点15を介して基板の下で行われる。マルチビームレーザダイオードの他方の接続接点は最上部レーザステープルL11の上方にあり、これは接続16により装置の第2の外側端子11と接続されている。概略的にレーザステープルL11ないしL21から送出されるレーザパルスP1とP2が示されている。図2の装置は続いて典型的には、透明材料により注型されている。
【0024】
図3は特に有利な実施例を示し、この実施例ではエッジ放射型マルチビーム高出力レーザダイオードチップ4がラジアルケーシング9の接続部10の側面に実装されており、ビーム方向8はラジアルケーシング9の接続脚部に対して平行に延在する。このラジアルケーシングは発光ダイオード構成素子技術から公知である。エッジ放射型高出力レーザダイオードチップ4はこの場合まず、接続部の側面に実装され、続いて透光性の反応性樹脂7により直接、注型される。
【0025】
図4は例として、US5212706に記載されたようなマルチビームレーザダイオードの構造を示す。このマルチビームレーザダイオードは上下に配置されたレーザステープルL1とL2を有し、それらの間には層nTとpTから形成されたトンネル接合部Tがある。下側レーザステープルL2は層n2とp2を有し、これらの層はアクティブ層J2により分離されている。層構造体は基板nの上方に位置し、基板はその下側にオーム性接続接点25を有している。上側レーザステープルL1はダイオード層p1とn1を有し、これらの層はアクティブ層J1により分離されている。典型的にはトンネル層nTとpTは高濃度のドーピングされたn層ないしp層である。上側レーザステープルL1の上方には半導体層pが存在する。その表面には2つのオーム性接続接点26が配置されている。
【0026】
マルチビームレーザダイオードの構造の機能は前に引用したUS特許明細書に詳細に記載されている。ここではGaAsシステムが取り扱われる。マルチビームレーザダイオードは他の材料システム、例えばInGaAsシステムでも実現できることは理解されよう。この種の構造は例えば、2つの個別のダブル量子ウェル構造体(DQW)により可能である。この構造体は、AlGaAsからなるLOCウェル線路構造体に埋め込まれており、ガリウム砒素に配置されたトンネル接合にを介して相互に接合されている。この種の構成の中央エミッション波長はDQW構造体の構成に依存しており、例えば有利には905nmである。
【0027】
パルスレーザとしてのマルチビームレーザダイオードは、全体でIII/V化合物半導体によりカバーされる波長領域、すなわちUVから1.5μm以上までが可能である。とりわけ850nmと905nmの波長領域は技術的に大きな意味がある。これにはとりわけパルス駆動での直接使用も属する。発光出力が高い場合でも、パルス駆動のマルチビームレーザダイオードに対しての熱的負荷は小さく、従ってモノリシックステープル型レーザダイオードが急速に崩壊することはない。このことにより、高いレーザ発光出力を比較的良好なビーム品質に置いてシングルLEDケーシングにおいても使用することができ、その際に公知のステープルバーの欠点が存在せず、または高い熱発生を甘受する必要もない。
【0028】
マルチビームレーザダイオードの発光出力は上下に積層されるレーザステープルの数に応じて、2つのレーザステープルが積層される際には約70W、3つのレーザステープルが積層される際には約100Wである。前に説明した材料システムInGaAsにおいて波長領域905nmに対して処理された20テープ状アレイチップは600×600μm2の寸法を有し、通常のLEDケーシングに反射器ウェルと共に実装され、注型される(図1参照)。発光出力は約70Wであり、電流/ビーム特性曲線の微分勾配は2.0W/A以上である。同じシステムで3つのダブル量子ウェルレーザ構造体が上下に成長される場合、約100Wの発光出力と、3W/A以上の特性曲線勾配を有するマルチビームレーザ構造体が得られる。100Wを超えるさらに高い発光出力を有するマルチビームレーザダイオードを製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、表面実装用のLEDケーシングに取り付けられたマルチビーム高出力レーザダイオードの概略的断面図である。
【図2】 図2は、ラジアルLEDケーシング用のマルチビーム高出力レーザダイオードの概略的斜視図である。
【図3】 図3は、ラジアルケーシング内のマルチビーム高出力レーザダイオードの概略的斜視図である。
【図4】 図4は、マルチビーム高出力レーザダイオードの概略的斜視図である。
Claims (8)
- レーザダイオードチップ(4)を有するレーザダイオード装置において、
前記レーザダイオードチップ(4)はマルチビームレーザダイオード(L1,L2)としての構造体を有し、
該構造体は、半導体基板(n)上に上下に配置された少なくとも2つのレーザステープル(L1,L2)と、電気接続接点(25,26)とを有し、
前記レーザステープル(L1,L2)はそれぞれ少なくとも1つのアクティブ層(J1,J2)を有し、
当該アクティブ層(J1,J2)の間にはトンネル接合部(T)が配置されており、
前記レーザダイオードチップ(4)は導体バンドの接続部(2a、10)上に実装されており、
前記電気的接続接点(25,26)は、導体バンドの接続部(2a,2b,1011)と導電接続されており、
前記レーザダイオードチップ(4)と前記接続部(2a,2b,10,11)の少なくとも一部はビーム透過性の反応性樹脂により注型されており、
該レーザダイオードチップ(4)は1nsから25nsの間のパルス幅で駆動される
ことを特徴とするレーザダイオード装置。 - 隣接する2つのビームエミッタ間の間隔は2μm(これも含む)から3μm(これも含む)である、請求項1記載のレーザダイオード装置。
- 接続部(2a,2b)には表面実装可能なケーシング体(1)が設けられており、
該ケーシング体(1)は収容部を有し、
該収容部には、前記接続部(2a,2b)の少なくとも部分領域がそれぞれ露出されており、
該収容部ではレーザダイオードチップ(4)は前記接続部(2a)に実装されており、
かつ該収容部では、レーザダイオードチップ(4)はビーム透過性反応性樹脂により注型されている、請求項1または2記載のレーザダイオード装置。 - レーザダイオードチップ(4)の放射方向は収容部の底面に対して平行に延在し、
該底面にはレーザダイオードチップ(4)が実装されており、
前記収容部の側壁は前記底面と共に反射ウェル(3)を形成し、
側面は反射性である、請求項3記載のレーザダイオード装置。 - レーザダイオードチップ(4)はケーシングを基準にして、マルチビームレーザダイオード(4)の出力ビーム(P1,P2)が偏向なしでケーシングから放射されるように配置されている、請求項1または2記載のレーザダイオード装置。
- 反応性注型樹脂の使用法であって、レーザダイオードチップを注型するのに使用し、
該レーザダイオードチップ(4)は、マルチビームレーザダイオード(L1,L2)の構造を有し、
該マルチビームレーザダイオードは、半導体基板(n)上に上下に配置された少なくとも2つのレーザステープル(L1,L2)を有し、
該レーザステープル(L1,L2)はそれぞれ少なくとも1つのアクティブ層(J1,J2)を有し、
該アクティブ層(J1,J2)の間にはトンネル接合部(T)が配置されており、
該トンネル接合部(T)は導体バンドの接続部(2a,10)上に実装されており、
該レーザダイオードチップ(4)は1nsから25nsの間のパルス幅で駆動される、
ことを特徴とする使用法。 - 請求項3から5までのいずれか1項記載のレーザダイオード装置の製造方法において、
導体バンドの接続部(2a,2b)にケーシング体(1)を設け、
該ケーシング体(1)は収容部を有し、
該収容部内では、レーザダイオードチップ(4)が所属の接続部(2a)に実装されており、
続いてレーザダイオードチップ(4)を透明な反応性樹脂により注型する、
ことを特徴とする製造方法。 - 請求項1または2記載のレーザダイオード装置の製造方法において、
レーザダイオードチップ(4)にラジアルケーシングを設け、
ここでエッジ放射型のレーザダイオードチップ(4)をまず接続部の側面に実装し、
続いてビーム透過性の反応性樹脂により注型する、ことを特徴とする製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19952712.1 | 1999-11-02 | ||
DE19952712A DE19952712A1 (de) | 1999-11-02 | 1999-11-02 | Laserdiodenvorrichtung |
PCT/DE2000/003852 WO2001033607A2 (de) | 1999-11-02 | 2000-11-02 | Laserdiodenvorrichtung und verfahren zu deren herstellung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003513463A JP2003513463A (ja) | 2003-04-08 |
JP2003513463A5 JP2003513463A5 (ja) | 2011-05-06 |
JP5064626B2 true JP5064626B2 (ja) | 2012-10-31 |
Family
ID=7927658
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001535210A Expired - Fee Related JP5064626B2 (ja) | 1999-11-02 | 2000-11-02 | レーザダイオード装置およびその製造方法 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1177605B1 (ja) |
JP (1) | JP5064626B2 (ja) |
KR (1) | KR20010089757A (ja) |
CN (1) | CN1336027A (ja) |
AT (1) | ATE306133T1 (ja) |
CA (1) | CA2356323A1 (ja) |
DE (2) | DE19952712A1 (ja) |
TW (1) | TW478223B (ja) |
WO (1) | WO2001033607A2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003031885A (ja) | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置 |
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 |
KR100997198B1 (ko) | 2008-05-06 | 2010-11-29 | 김민공 | 프레스 단조 방식의 발광다이오드 금속제 하우징 및 금속제하우징을 이용한 발광다이오드 금속제 패키지 |
DE102011116534B4 (de) | 2011-10-20 | 2022-06-23 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Strahlungsemittierendes Bauelement |
CN103682030B (zh) * | 2012-09-07 | 2017-05-31 | 深圳市龙岗区横岗光台电子厂 | Led、led装置及led制作工艺 |
TWI566427B (zh) * | 2013-07-05 | 2017-01-11 | 晶元光電股份有限公司 | 發光元件及其製造方法 |
US9614127B2 (en) | 2013-07-05 | 2017-04-04 | Epistar Corporation | Light-emitting device and method of manufacturing thereof |
CN104377542A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-02-25 | 中国科学院半导体研究所 | 一种半导体激光器引脚式封装结构及方法 |
DE102016106896A1 (de) | 2016-04-14 | 2017-10-19 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Lichtemittierendes Bauteil |
DE102017205623A1 (de) * | 2017-04-03 | 2018-10-04 | Robert Bosch Gmbh | LIDAR-Vorrichtung und Verfahrens zum Abtasten eines Abtastwinkels |
DE102017112223A1 (de) * | 2017-06-02 | 2018-12-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterlaser-Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaser-Bauteils |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59167083A (ja) * | 1983-03-12 | 1984-09-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レ−ザ装置 |
US5212706A (en) * | 1991-12-03 | 1993-05-18 | University Of Connecticut | Laser diode assembly with tunnel junctions and providing multiple beams |
JPH0690063A (ja) * | 1992-07-20 | 1994-03-29 | Toyota Motor Corp | 半導体レーザー |
JPH06334247A (ja) * | 1993-05-20 | 1994-12-02 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザの駆動制御回路及び駆動回路 |
DE19526389A1 (de) * | 1995-07-19 | 1997-01-23 | Siemens Ag | Halbleiterlaserchip und Infrarot-Emitter-Bauelement |
DE19527026C2 (de) * | 1995-07-24 | 1997-12-18 | Siemens Ag | Optoelektronischer Wandler und Herstellverfahren |
JPH0974243A (ja) * | 1995-09-04 | 1997-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
DE19638667C2 (de) * | 1996-09-20 | 2001-05-17 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Mischfarbiges Licht abstrahlendes Halbleiterbauelement mit Lumineszenzkonversionselement |
DE19755734A1 (de) * | 1997-12-15 | 1999-06-24 | Siemens Ag | Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmontierbaren optoelektronischen Bauelementes |
-
1999
- 1999-11-02 DE DE19952712A patent/DE19952712A1/de not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-11-01 TW TW089122987A patent/TW478223B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-11-02 CA CA002356323A patent/CA2356323A1/en not_active Abandoned
- 2000-11-02 CN CN00802491A patent/CN1336027A/zh active Pending
- 2000-11-02 DE DE50011296T patent/DE50011296D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-02 KR KR1020017008462A patent/KR20010089757A/ko not_active Application Discontinuation
- 2000-11-02 AT AT00987065T patent/ATE306133T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-11-02 EP EP00987065A patent/EP1177605B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-02 WO PCT/DE2000/003852 patent/WO2001033607A2/de active IP Right Grant
- 2000-11-02 JP JP2001535210A patent/JP5064626B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1177605A2 (de) | 2002-02-06 |
DE50011296D1 (de) | 2006-02-16 |
WO2001033607A3 (de) | 2001-10-25 |
WO2001033607A2 (de) | 2001-05-10 |
EP1177605B1 (de) | 2005-10-05 |
CN1336027A (zh) | 2002-02-13 |
ATE306133T1 (de) | 2005-10-15 |
TW478223B (en) | 2002-03-01 |
KR20010089757A (ko) | 2001-10-08 |
CA2356323A1 (en) | 2001-05-10 |
DE19952712A1 (de) | 2001-05-10 |
JP2003513463A (ja) | 2003-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5812571A (en) | High-power vertical cavity surface emitting laser cluster | |
KR20230120563A (ko) | 3d 및 lidar 감지 모듈 | |
JP5727784B2 (ja) | オプトエレクトロニクス部品の製造方法 | |
EP0649203B1 (en) | Semiconductor laser with lens and method of manufacturing the same | |
US5537433A (en) | Semiconductor light emitter | |
US10636946B2 (en) | Light emitting device package and light source unit | |
KR100985452B1 (ko) | 발광 장치 | |
US10910790B2 (en) | Semiconductor device package and method for producing same | |
US10008648B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
US6097041A (en) | Light-emitting diode with anti-reflector | |
US7620087B2 (en) | Radiation-emitting semiconductor component | |
JP5064626B2 (ja) | レーザダイオード装置およびその製造方法 | |
US20210104648A1 (en) | Semiconductor element package and autofocusing device | |
US11637227B2 (en) | Semiconductor device including multiple distributed bragg reflector layers | |
US5999552A (en) | Radiation emitter component | |
JP2013540365A (ja) | オプトエレクトロニクス素子及びその製造方法 | |
JP4246942B2 (ja) | 波長変換用光学サブアセンブリ | |
JP7200721B2 (ja) | 面発光レーザモジュール、光源装置、検出装置 | |
US10998694B2 (en) | Laser diode | |
CN112514181A (zh) | 具有第一和第二光电元件的光电半导体装置 | |
US10672954B2 (en) | Light emitting device package | |
CN111244753A (zh) | 一种垂直腔面发射激光器及其制造方法和其阵列 | |
JP2021504951A (ja) | 発光半導体デバイス | |
CN116995535B (zh) | 激光芯片、激光模组及激光探测设备 | |
KR102660071B1 (ko) | 표면광방출레이저 패키지 및 자동초점장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071030 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101021 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101029 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20101228 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20110131 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20110207 |
|
A524 | Written submission of copy of amendment under article 19 pct |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524 Effective date: 20110228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110803 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20111104 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20111111 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120131 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120711 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120809 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5064626 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150817 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |