JPH0992931A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JPH0992931A
JPH0992931A JP24654395A JP24654395A JPH0992931A JP H0992931 A JPH0992931 A JP H0992931A JP 24654395 A JP24654395 A JP 24654395A JP 24654395 A JP24654395 A JP 24654395A JP H0992931 A JPH0992931 A JP H0992931A
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JP
Japan
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semiconductor laser
lead frame
monitor photodiode
photodiode chip
chip
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JP24654395A
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English (en)
Inventor
Shinji Ogino
慎次 荻野
Masayoshi Sakata
昌良 坂田
Yoichi Shindo
洋一 進藤
Yasushi Moriya
裕史 守屋
Masaru Yamaguchi
賢 山口
Kazuhiro Haga
一弘 芳賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Chichibu Fuji Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Chichibu Fuji Co Ltd
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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
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  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】周囲温度の変化やレーザダイオードチップの発
熱による温度変化による発光点位置の変化を小さく抑え
る。 【解決手段】レーザダイオードチップ1はモニター用フ
ォトダイオードチップ2に取り付けられ、さらにこのモ
ニター用フォトダイオードチップ2はリブ構造のリード
フレーム3に取り付け、透明のエポキシ樹脂で樹脂封止
され、リードフレーム3の端はリング6の溝に圧着され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、透明樹脂を使用
した半導体レーザ装置において熱膨張による変形を小さ
くする半導体レーザ装置構造に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザ装置はコンパクトディスク
(以下CDと略称する)等の光ディスクやレーザビーム
プリンタ等の各種光応用機器に組み込まれて使用され
る。これらに用いられている半導体レーザ装置として、
例えばキャンタイプが知られているが、このキャンタイ
プと機器への装着性や発光点が同じであって、しかもキ
ャンタイプより低価格で、形状の自由度の大きな樹脂封
止タイプ(モールド型)半導体レーザ装置が開発されて
いる。
【0003】図10は従来の樹脂モールド型半導体レー
ザ装置の構成図で同図(a)は要部斜視図、同図(b)
は同図(a)の矢印Aから見た正面図、同図(c)は同
図(a)の矢印Bから見た側面図を示す。半導体レーザ
装置は半導体レーザダイオードチップ1をモニター用フ
ォトダイオードチップ2の上に取り付け、更にこのモニ
ター用フォトダイオードチップ2はリードフレーム3の
上に取り付けられている。レーザダイオードチップ1の
周辺はシリコーン樹脂等の端面破壊防止膜4で被覆し、
さらに周囲を透明なエポキシ樹脂等の透明樹脂5でモー
ルドしており、更にリードフレーム3はリング6に機械
的に固定されている。このリング6をCD等の装置に固
定することにより実際の使用に供する。
【0004】このような樹脂モールド型の半導体レーザ
装置は、製造コスト,形状の自由度という面で優れてお
り、また、光密度の高いレーザダイオードに採用するこ
とも可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた樹脂モールド型の半導体レーザ装置には、環境試験
等での発光点の位置変動が問題となっている。この原因
の一つは、リードフレーム3とモニター用フォトダイオ
ードチップ2の線膨張係数の差があるため、所謂バイメ
タル効果により、反りが生じて、35℃の温度変化の時
に、発光点に0.3μmの位置変動が生じる。このよう
にリードフレーム上にレーザダイオードチップ1が取り
付けられたモニター用フォトダイオードチップ2を取り
付ける構造の半導体レーザ装置では発光点位置の変動は
避けることができなかった。
【0006】この発明の目的は、前記課題を解決するた
め、周囲温度の変化やレーザダイオードチップの発熱に
よる温度変化に係わることなく、安定な発光点位置を有
する樹脂モールド型半導体レーザ装置を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、半導体レーザダイオードチップがモニター用フォト
ダイオードチップ上に固着され、モニター用フォトダイ
オードチップの他の面がリードフレーム上に固着され、
半導体レーザダイオードチップとモニター用フォトダイ
オードチップとが透明樹脂で封止された構造を有する半
導体レーザ装置において、このリードフレームがリブ構
造を有するものである。またこのリブ構造としては、リ
ードフレームの厚さより大きい段差をもつようにすると
よい。前記モニター用フォトダイオードチップの周辺の
リードフレームの一部をL字型に該フォトダイオードチ
ップ側または該フォトダイオードチップ側と反対方向に
曲げ、且つL字型に曲げた折線の方向をレーザダイオー
ドチップの発光方向と一致させるとよい。またリードフ
レームのモニター用フォトダイオードチップが固着され
る箇所に一個以上の孔を設けるとよい。この孔の形状が
円形、方形および線形のいずれかであるとよい。またモ
ニター用フォトダイオードチップが固着される箇所と、
他箇所とで、リードフレームの厚さを異なるようにする
とよい。モニタ用フォトダイオードチップが取り付けら
れる箇所のリードフレームの厚さ(d)をモニタ用フォ
トダイオードチップの厚さ(t)で割った値(d/t)
がおよそ0.9以下にあるいはおよそ2以上にするとよ
い。このモニター用フォトダイオードチップが固着され
る箇所のリードフレームと反対側の表面に、該フォトダ
イオードチップと同材質で同形状のものを固着するとよ
い。
【0008】前記手段により、リードフレームが機械的
に強化され,またはリードフレームとモニター用フォト
ダイオードチップの接合面積が小さいので、バイメタル
効果による反りを小さくする。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明を実施例に基づいて説明を
行う。 〔実施例1〕図1は第1実施例の正面図を示し、図2は
図1の半導体レーザダイオードチップとモニター用フォ
トダイオードチップおよびリードフレームの要部構成図
で同図(a)、同図(b)は斜視図を示す。レーザダイ
オードチップ1は0.2mm×0.2mm×厚さ0.1
mmのGaAs系のダブルヘテロ接合の半導体レーザダ
イオードである。これを1mm×1mm厚さ0.2mm
のモニター用フォトダイオードチップ2に取り付けてあ
る。さらにこのモニター用フォトダイオードチップ2は
厚さ0.25mmで、リブ構造で0.3mmの段差を有
するL字型に2度曲げた銅製のリードフレーム3に取り
付けてあり、透明のエポキシ樹脂で樹脂封止されてい
る。リードフレーム3の端はアルミニウム製のリング6
の溝に圧着され半導体レーザ装置を形成している。この
構成のレーザダイオードチップ1の温度変化による発光
点の移動を実際にこれらの半導体レーザ装置を試作し
て、CD再生用光ピックアップに組み込んで25℃と5
0℃での動作試験を行い評価した。光ピックアップの4
分割フォトダイオートの受光量の変化から発光点位置の
変動を求めたところ温度が35℃上昇したときにレーザ
ダイオードチップ1の発光点が0.1μm移動するが、
この移動量は実用上問題のない0.2μm以下の値であ
った。この現象を明らかにするために有限要素法によ
り、計算を行った結果を図3に示す。レーザダイオード
チップ1は十分に小さく計算には考慮しなかった。ま
た,図3では樹脂は表示していない。リードフレーム3
の材質は銅を主成分とする金属なので、線膨張係数α=
16.3×10-6-1であるのに対して, モニター用フ
ォトダイオードチップ2はシリコンなので、線膨張係数
α=2.56×10-6-1と小さく、温度上昇によりモ
ニター用フォトダイオードチップ2側に反っている。
尚、図3では変位量を強調して示してある。これに対し
て、図8のリードフレーム3がリブ構造を有していない
従来構造の半導体レーザ装置では実測値も計算値も共に
35℃の温度上昇で発光点の移動が0.3μm程度であ
った。その結果、この発明の実施例ではリードフレーム
がリブ構造によって強化され、バイメタル効果による反
りが防止され発光点の移動が抑制されることが分かっ
た。また、有限要素法にて段差の効果を計算した結果を
図4に示す。リブ構造によって生じた段差Dをリードフ
レームの厚さdで割った値を横軸に示し、縦軸には発光
点の移動量を示してある。この図よりリブ構造による効
果を得るためには段差がリードフレームの厚さよりも大
きい必要があることが分かる。さらに、図2(b)に示
すようにリードフレームを曲げる部分をモニター用フォ
トダイオードチップの部分丈にした場合や図5(a)、
(b)のようにリブ構造の曲げる方向を逆にしても効果
は同じであった。またモニター用フォトダイオードチッ
プの周囲だけを図5(c)、(d)に示すように1回だ
けL字型に曲げる構造でも効果があることが分かった。
【0010】尚、前記のリブ構造とは平面をL字型に曲
げて、折線に直交する線での曲げ強度を強くした構造を
いう。 〔実施例2〕図6は第2実施例で、同図(a)〜同図
(e)は斜視図を示す。同図(a)はレーザダイオード
チップ1とモニター用フォトダイオードチップ2および
リードフレーム3が示され、同図(b)〜同図(e)は
リードフレーム3のみ示されている。これらの実施例は
モニター用フォトダイオードチップ2とリードフレーム
3の接合面積を少なくすることによりバイメタル効果を
少なくしている。従来はモニター用フォトダイオードチ
ップ2はリードフレーム3と全面ではんだ接合していた
が,同図(b)〜同図(d)の示す実施例ではモニター
用フォトダイオードチップ2が取り付けられるリードフ
レーム3部に孔を設けて,接合面積を少なくした。この
孔は単数でも複数個でもよく、また形状も円形,方形,
線状でもよい。また同図(e)のようにモニター用フォ
トダイオードチップ2から孔の一部がはみ出してもよ
い。またモニター用フォトダイオードチップ2の面積に
対してこの孔の総面積が50%以上であればバイメタル
効果が減少し、反りによる発光点移動が0.1μm以下
に抑えることができた。 〔実施例3〕図7は第3実施例で、同図(a),同図
(b)は斜視図を示す。リードフレーム3の厚さを変え
ることによりバイメタル効果を低減する実施例である。
図8にその実験結果を示す。横軸はリードフレーム3の
厚さdをモニター用フォトダイオード2の厚さtで割っ
た値で、縦軸は発光点の位置変動である。この図からリ
ードフレーム3を厚くするかあるいは薄くすると発光点
の位置変動を抑えることができることが分かった。従来
厚さが0.25mmのリードフレーム3を使用していた
が,電流を取り出すために透明樹脂5(図1参照)の外
部に出ている端子部の機械的強度が弱くなるため、これ
以上薄くすることはできなかった。この実験結果を基に
して、図7(b)に示すようにモニター用フォトダイオ
ードチップ2が取りつけられる箇所だけを予めプレス機
で0.15mmの厚さ(d/t=0.75)に薄くした
リードフレーム3を製作したところ反りは0.1μmで
あった。一方、図7(a)に示すようにリードフレーム
3を厚くすると図8より発光点の移動量を抑えることが
可能であることが分かった。実際にはリードフレームを
厚くし過ぎると電流を取り出すために透明樹脂5の外部
に出ている端子部の機械的強度が強くなり過ぎるため
0.35mm以上の厚さにすることができなかった。そ
こで、厚さ0.5mmのリードフレーム3用の板を使用
してモニター用フォトダイオードチップ2が取りつけら
れる箇所は0.5mmでそれ以外をプレス機で0.35
mmの厚さにした。その結果、発光点の移動は0.15
μmmであった。このようにしてリードフレーム3を厚
くするか薄くすることによって発光点の位置変動を抑制
できた。つまり、d/tをおよそ0.9以下に、あるい
はd/tをおよそ2以上にすることにより、発光点の移
動位置変動を0.2μm以下に抑制することができた。 〔実施例4〕図9は第4実施例の要部斜視図を示す。リ
ードフレーム3とモニター用フォトダイオードチップ2
とによって生じるバイメタル効果は材料物性の非対称性
が原因であるから材料物性の対称性を得るためにモニタ
ー用フォトダイオードチップ2に対応する箇所のリード
フレーム3の裏側に同寸法で、同材質のものを固着し
た。実際にはモニター用フォトダイオードチップ2は
0.2mm×0.2mm×厚さ0.1mmのシリコンチ
ップなので、モニター用フォトダイオードチップ2と反
対側にも同寸法のシリコンチップ7を取りつけた。温度
変化があってもバイメタル効果による反りは全く生じな
かった。
【0011】尚、前記の実施例1から実施例4までを組
み合わせてさらに効果を高めることも勿論できる。
【0012】
【発明の効果】リードフレーム上にモニター用フォトダ
イオードチップを取りつけさらにその上にレーザダイオ
ードチップが取りつけられた樹脂封止型の半導体レーザ
装置において、モニター用フォトダイオードチップとリ
ードフレームの線膨張係数の差によって生じる反りによ
り発光点位置が温度変化によって変化する現象を構成部
品の形状などを考慮することにより減少させることがで
きた。
【0013】
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例の正面図
【図2】(a)、(b)は第1実施例の斜視図
【図3】第1実施例の発光点移動量の解析図
【図4】リブ構造の段差とリードフレーム厚さと発光点
移動量との関係図
【図5】第1実施例の変形例で、(a)〜(d)は斜視
【図6】この発明の第2実施例で、(a)〜(e)は斜
視図
【図7】この発明の第3実施例で、(a)、(b)は斜
視図
【図8】リードフレームの厚さとモニター用フォトダイ
オードチップの厚さと発光点移動量との関係図
【図9】この発明の第4実施例の要部斜視図
【図10】従来の樹脂モールド型半導体レーザ装置の構
成図で(a)は要部斜視図,(b)は(a)の矢印Aか
ら見た正面図,(c)は(a)の矢印Bから見た側面図
【符号の説明】
1 レーザダイオードチップ 2 モニター用フォトダイオードチップ 3 リードフレーム 4 端面破壊防止膜 5 透明樹脂 6 リング 7 シリコンチップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 進藤 洋一 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 守屋 裕史 埼玉県秩父郡小鹿野町大字小鹿野755−1 株式会社秩父富士内 (72)発明者 山口 賢 埼玉県秩父郡小鹿野町大字小鹿野755−1 株式会社秩父富士内 (72)発明者 芳賀 一弘 埼玉県秩父郡小鹿野町大字小鹿野755−1 株式会社秩父富士内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体レーザダイオードチップがモニター
    用フォトダイオードチップ上に固着され、モニター用フ
    ォトダイオードチップの他の面がリードフレーム上に固
    着され、半導体レーザダイオードチップとモニター用フ
    ォトダイオードチップとが透明樹脂で封止された構造を
    有する半導体レーザ装置において、リードフレームがリ
    ブ構造を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. 【請求項2】リブ構造で、リードフレームの厚さより大
    きい段差を有することを特徴とする請求項1記載の半導
    体レーザ装置。
  3. 【請求項3】モニター用フォトダイオードチップの周辺
    のリードフレームの一部をL字型に該フォトダイオード
    チップ側に曲げ、且つL字型に曲げた折線の方向がレー
    ザダイオードチップの発光方向に一致することを特徴と
    する請求項1記載の半導体レーザ装置。
  4. 【請求項4】モニター用フォトダイオードチップの周辺
    のリードフレームの一部をL字型に該フォトダイオード
    チップ側と反対方向に曲げ、且つL字型に曲げた折線の
    方向がレーザダイオードチップの発光方向に一致するこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。
  5. 【請求項5】半導体レーザダイオードチップがモニター
    用フォトダイオードチップ上に固着され、モニター用フ
    ォトダイオードチップの他の面がリードフレーム上に固
    着され、半導体レーザダイオードチップとモニター用フ
    ォトダイオードチップとが透明樹脂で封止された構造を
    有する半導体レーザ装置において、リードフレームのモ
    ニター用フォトダイオードチップが固着される箇所に一
    個以上の孔を設けることを特徴とする半導体レーザ装
    置。
  6. 【請求項6】孔の形状が円形、方形および線形のいずれ
    かであることを特徴とする請求項5記載の半導体レーザ
    装置。
  7. 【請求項7】半導体レーザダイオードチップがモニター
    用フォトダイオードチップ上に固着され、モニター用フ
    ォトダイオードチップの他の面がリードフレーム上に固
    着され、半導体レーザダイオードチップとモニター用フ
    ォトダイオードチップとが透明樹脂で封止された構造を
    有する半導体レーザ装置において、モニター用フォトダ
    イオードチップが固着される箇所と、他箇所とで、リー
    ドフレームの厚さが異なることを特徴とする半導体レー
    ザ装置。
  8. 【請求項8】モニタ用フォトダイオードチップが取り付
    けられる箇所のリードフレームの厚さ(d)をモニタ用
    フォトダイオードチップの厚さ(t)で割った値(d/
    t)がおよそ0.9以下であることを特徴とする請求項
    7記載の半導体レーザ装置。
  9. 【請求項9】モニタ用フォトダイオードチップが取り付
    けられる箇所のリードフレームの厚さ(d)をモニタ用
    フォトダイオードチップの厚さ(t)で割った値(d/
    t)がおよそ2以上であることを特徴とする請求項7記
    載の半導体レーザ装置。
  10. 【請求項10】半導体レーザダイオードチップがモニタ
    ー用フォトダイオードチップ上に固着され、モニター用
    フォトダイオードチップの他の面がリードフレーム上に
    固着され、半導体レーザダイオードチップとモニター用
    フォトダイオードチップとが透明樹脂で封止された構造
    を有する半導体レーザ装置において、モニター用フォト
    ダイオードチップが固着される箇所のリードフレームと
    反対側の表面に、モニター用フォトダイオードチップと
    同材質で同形状のものが固着されることを特徴とする半
    導体レーザ装置。
JP24654395A 1995-09-26 1995-09-26 半導体レーザ装置 Pending JPH0992931A (ja)

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