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JPH09205251A - 半導体レーザーのプラスチックモールド装置 - Google Patents

半導体レーザーのプラスチックモールド装置

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Publication number
JPH09205251A
JPH09205251A JP8007224A JP722496A JPH09205251A JP H09205251 A JPH09205251 A JP H09205251A JP 8007224 A JP8007224 A JP 8007224A JP 722496 A JP722496 A JP 722496A JP H09205251 A JPH09205251 A JP H09205251A
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JP
Japan
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semiconductor laser
plastic molding
lead
laser according
lens
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Application number
JP8007224A
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English (en)
Inventor
Heiketsu Ri
秉傑 李
Konen Chin
宏年 陳
Eishu Kyo
榮宗 許
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Industrial Technology Research Institute ITRI
Original Assignee
Industrial Technology Research Institute ITRI
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Publication date
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Application filed by Industrial Technology Research Institute ITRI filed Critical Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority to JP8007224A priority patent/JPH09205251A/ja
Priority to CN96211640U priority patent/CN2255682Y/zh
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低価格の半導体レーザー用のプラスチックモ
ールド装置を提供すること。 【解決手段】 取付板として機能する幅広端部を有する
第１のリードと、第１のリードの一方の側に位置する第
２のリードと、第１のリードの他方の側に位置する第３
のリードと、取付板の前方端部の上に配置されたサブマ
ウントであって、サブマウントの上に配置された、第２
のリードに電気的に接続された半導体レーザーチップ
と、半導体レーザーチップからの逆向きの光を受け取る
ためにサブマウントに密接して配置され、第３のリード
に電気的に接続されたモニタ検出器とを有するサブマウ
ントと、第１のリード、第２のリード、及び第３のリー
ドを固定するためのプラスチックモールドヘッダと、プ
ラスチックモールドヘッダに適合しており、プラスチッ
クモールドヘッダの上のレーザーチップ、モニタ検出
器、及び周辺部品を含む全ての構成部品をシールする透
明キャップとからなる半導体レーザー用プラスチックモ
ールド装置が開示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザー装
置に関し、特に、半導体レーザーのプラスチックモール
ド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体レーザーは、光ポインタ、
バーコードリーダ用の光源として、或いは、コンパクト
ディスクプレーヤ及びビデオディスクにおけるピックア
ップヘッドのような光情報処理装置において、或いは、
光通信装置用の光源として広く使用されている。慣用の
半導体レーザーの装置は、パッケージ材料及び構成部品
が高価であるので、ＬＥＤ或いは他の半導体素子に比べ
てコストを下げることが困難である。
【０００３】慣用の半導体レーザー装置は、図１に示さ
れるように、金属カン型であり、シリコンサブマウント
２及びレーザーチップ３が、約１μｍの厚みの金メッキ
されたステム１の上に配置されており、その表面は、無
反射膜で被覆されたウィンドウガラス４を有するキャッ
プ５により更に覆われている。このキャップ５は、シー
ル処理中はＮ2 ガスで満たされる。
【０００４】このような慣用の半導体レーザー装置にお
いては、レーザーチップの他に、ヘッダやキャップのよ
うな部品も高価であるので、所望の低価格の製品を得る
ことは困難である。更に半導体レーザー装置は、構造的
に広く広がった放射ビームを有するので、ビームを補正
するためのレンズ系が必要であり、光学系を構成するた
めの全体の光ピックアップ素子が高価になり過ぎる。
【０００５】上記した先行技術の欠点を改善するため
に、製造価格がそれほど高価でない半導体レーザー装置
が、米国特許第５，０６８，６６６号に開示されてい
る。この半導体レーザーは、ＬＥＤ技術の通常のプラス
チックシール技法を使用して、半導体レーザー装置をシ
ールしている。図２を参照すると、レーザーチップ１２
が、支持部材１１の上部表面の前端の近傍で、シリコン
サブマウント１３の上に直接配置されている。シリコン
サブマウント１３は、支持部材１１に嵌め合わされてい
る。レーザーチップ１２、シリコンサブマウント１３、
及び、光検出器チップ１４は、透明プラスチック樹脂１
５内に一体的にシールされている。これに加えて、レン
ズを透明プラスチック樹脂１５によりシールの上に直接
形成することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した半導体レーザ
ー装置は、システム内に高価な材料や部品を必要としな
いので、確かに価格が下がる。しかしながら、この慣用
の半導体レーザー装置は、他の問題を生じる。たとえ
ば、半導体レーザー装置の全ての部品が、透明プラスチ
ック樹脂内に一体的にシールされて直接覆われているの
で、放熱特性が劣っている。このため、半導体レーザー
装置の動作寿命が短くなる。第２に、構造上の制限の結
果として、キャップの前方端部には片面レンズしか形成
することができず、レンズの焦点長さを調整することが
できず、半導体レーザー装置の集束特性が劣ることであ
る。第３に、反射率がシールプラスチック樹脂の屈折率
で決まることである。
【０００７】したがって、先行技術の半導体レーザー装
置の欠点を克服するために、本発明の目的は、金属カン
型の慣用の半導体レーザー装置の代わりに、リードフレ
ーム上にプラスチックモールドヘッダを形成して価格を
下げる半導体レーザー用のプラスチックモールド装置を
提供することである。更に、暗色のプラスチックヘッダ
が、レーザーチップからの逆方向の光を吸収して、レー
ザービームの回折及び逆方向の光を防止することができ
る。
【０００８】本発明の他の目的は、半導体レーザー装置
の外側に取付板から伸延する二つの放熱板が採用されて
熱を外側に導くことにより良好な放熱特性を有する半導
体レーザーのプラスチックモールド装置を提供すること
である。
【０００９】本発明の更に他の目的は、高い光結合効率
を有する半導体レーザー用プラスチックモールド装置を
提供することである。半導体レーザーと集束レンズとの
結合工程は、ヘッダ上の全ての部品をキャップ内にシー
ルする前に達成することができ、このようにして、高出
力の半導体レーザー装置を提供する。
【００１０】本発明の一つの観点は、価格を下げること
ができ、また、製造工程が大量生産に適するように、プ
ラスチックモールドキャップを使用して半導体レーザー
装置をシールすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、ヘッダがプラスチック材料から
なり、複数の３重リードを含むリードフレーム上に形成
される。各３重リードの中央リードは、取付板として機
能する幅広端部を有している。配列マウントが取付板上
に形成され、次いで、レーザーチップ及びモニタ検出器
が、リードフレームの前方端部において、配列マウント
上に配置される。
【００１２】キャップは、ＰＣ或いはＰＭＭＡのような
透明アクリル樹脂を射出成形し、キャップの前方端部の
両側にＡＲ（無反射）コーティングを施すことにより形
成することができる。更に、キャップの頂部（すなわ
ち、前方端部）の上に、コリメート及び集束用の、球面
レンズ、非球面レンズ、及び、フレネルレンズのよう
な、異なった種類のレンズを形成することができる。
【００１３】更に、焦点調整に関しては、電圧がレーザ
ービームを励起するための金属リードに印加され、次い
で、その前方端部にレンズ系を備えたキャップの位置
が、焦点を調整するために前方及び後方に移動され、キ
ャップとヘッダの接合部は、焦点が良好に調整された後
で、キャップの底部とヘッダのフランジに接着剤で固定
される。これに加えて、焦点調整及び光パワー測定は、
シール工程の前に行うことができ、このようにして生産
性を改善する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明をここに説明された実施例
のみに限定することを意図するものではなく、例として
与えられた以下の詳細の説明は、添付の図面を参照して
十分に理解されるであろう。
【００１５】図１は、慣用の半導体レーザー装置を概略
的に示す。図２は、他の慣用の半導体レーザー装置を概
略的に示す。図３（ａ）は、本発明の好適な実施例を示
す図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示される好適
な実施例を示す他の図である。図４（ａ）及び図４
（ｂ）は、本発明の好適な実施例におけるキャップとヘ
ッダを結合する方法を概略的に示す。図５（ａ）から図
５（ｃ）は、本発明による好適な実施例のキャップの異
なった種類のレンズを製造する方法を概略的に示す。図
６（ａ）から図６（ｅ）は、本発明の一つの製造工程を
示す。全ての図面において、同じ参照番号は、本発明の
説明で使用された半導体レーザー装置の同一の或いは類
似の構成部分を表す。
【００１６】図３（ａ）を参照すると、本発明の半導体
レーザーのプラスチックモールド装置は、広い側の端部
に取付板２１Ａ' を有する第１のリード２１Ａと、第１
のリード２１Ａの一方の側に位置する第２のリード２１
Ｂと、第１のリード２１Ａの他方の側に位置する第３の
リード２１Ｃと、取付板２１Ａ' の前方端部に位置する
シリコンサブマウント２５と、シリコンサブマウント２
５上に配置され、第２のリード２１Ｂに電気的に接続さ
れる半導体レーザーチップ２６と、シリコンサブマウン
ト２５に近接して取付板２１Ａ' 上に配置され、第３の
リード２１Ｃに電気的に接続され、半導体レーザーチッ
プ２６からの逆向きの光を受け取るモニタ検出器２７
と、三つのリード２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを固定するプ
ラスチックモールドヘッダ２２と、プラスチックモール
ドヘッダ２２に適合してプラスチックモールドヘッダ２
２上の全ての構成部品をシールする透明キャップ２３と
を含む。
【００１７】図３（ｂ）を参照すると、取付板２１Ａ'
は、更に、二つの放熱板２１Ａ''を含む。したがって、
半導体レーザーチップにより発生した熱を、取付板２１
Ａ'から伸延する放熱板２１Ａ''を通して外側に放射す
ることができる。二つの放熱板は、図３（ａ）に示され
るように湾曲させて、半導体レーザー装置のアセンブリ
に適合するようにすることができる。
【００１８】図３（ａ）に示されるような装置をシール
する方法は、キャップ２３の内周をプラスチックモール
ドヘッダ２２のフランジに嵌め合わせることである。次
いで、エポキシ２４が使用され、接触表面を固定し、キ
ャップ２３とヘッダ２２との間に形成された空洞をシー
ルする。一方、空洞はＮ2 ガスで満たされレーザーチッ
プの酸化を防止する。
【００１９】キャップ２３の前方端部に設けられるレン
ズ系がない半導体レーザー装置については、焦点調整ス
テップが不要であるので製造工程を簡単にすることがで
きる。図４（ａ）を参照すると、ほぞとほぞ穴による接
合を、キャップ２３の内周２３Ａとヘッダの外周２２Ａ
に適用することができる。すなわち、キャップ２３のほ
ぞは、シールの期間中、ヘッダ２２のほぞ穴に直接嵌合
される。
【００２０】図４（ｂ）を参照すると、キャップ２３の
前方端部に設けられるレンズ系がない半導体レーザー装
置をシールする他の方法が、以下に説明される。フラン
ジ２３Ｂがキャップ２３の後方端部に形成され、フラン
ジ２３Ｂはフランジ２３Ｂをヘッダ２２に熱加圧するこ
とによりヘッダ２２に固定される。しかしながら、上記
二つの方法は、焦点調整が不要な半導体レーザー装置に
おいてのみ使用可能である。
【００２１】図５（ａ）から図５（ｃ）を参照すると、
キャップの前方端部にレンズ系を備える半導体レーザー
装置については、所望のレンズ系をキャップの前方端部
に直接形成することは、より容易である。図５（ａ）に
示されるように、内側及び外側を球面或いは非球面凸レ
ンズ２３Ｃで形成することができる。他の実施例が図５
（ｂ）として示されており、キャップ２３の前方端部の
内側に球面凸レンズ２３Ｃ' を、外側にホログラフィッ
ク膜２３Ｃ''を形成する。これに加えて、図５（ｃ）に
示されるように、更に他の方法は、キャップ２３の前方
端部の一方の側にフレネルレンズ２３Ｃ''' を形成する
ことである。
【００２２】更に、レンズ系がキャップに形成されてい
るか否かにかかわらず、ＡＲ（無反射）コーティングを
キャップの前方端部の両側に形成して、レーザービーム
が反射するのを防止することができる。
【００２３】次に、本発明についての実際的な製造工程
が説明される。図６（ａ）から図６（ｅ）を参照する
と、この工程は、図６（ａ）に示されるようなリードフ
レーム３０が、最初に射出成形装置（図示せず）に押し
込められ、射出成形装置の固定装置３２に取り付けられ
るステップと、次いで、図６（ｂ）において、複数のプ
ラスチックモールドヘッダを含む射出成形片３１がリー
ドフレーム３０上に形成されるステップと、その後、図
６（ｃ）に示されるように、図６（ｂ）に示されるよう
なリードフレーム３０の金属接続部３３が切り離され
て、金属リード間の電気的接続部を絶縁するステップ
と、その後、レーザーチップとモニタ検出器が各取付板
３４上に配置される一方、レーザーチップとモニタ検出
器が金ワイヤにより異なったリードにそれぞれ結合され
るステップと、図６（ｅ）を参照して、電圧が金属リー
ド３６に印加されてレーザービームが励起され、次い
で、前方端部にレンズ系を備えたキャップ３５の位置が
前後に移動されて焦点を調整するステップとを含んでい
る。焦点が良好に調整された後で、キャップ３５とヘッ
ダの接合部は接着剤で固定されて、キャップとヘッダに
より形成される空洞をシールする。次いで、射出成形片
３１の結合部を切り離した後に、図３（ｂ）に示される
ように製品が完成する。
【００２４】キャップ上に形成されたレンズ系を持たな
い半導体レーザー装置に関しては、リードとレーザーチ
ップとモニタ検出器との間のワイヤを接続した後で、キ
ャップをヘッダに直接係合させることができ、次いで、
金属接続部を切り離し、放熱板を湾曲させる。このよう
にして、図３（ａ）に示されるような製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 慣用の半導体レーザー装置を示す斜視図であ
る。
【図２】 他の慣用の半導体レーザー装置を示す斜視図
である。
【図３】 本発明の好適な実施例を示す図である。
【図４】 本発明の好適な実施例におけるキャップとヘ
ッダを結合する方法を概略的に示す。
【図５】 本発明による好適な実施例のキャップの異な
った種類のレンズを製造する方法を概略的に示す。
【図６】 本発明の一つの製造工程を示す。
【符号の説明】
１ ステム ２ シリコンサブマウント ３ レーザーチップ ４ ウィンドウガラス ５ キャップ １２ レーザーチップ １３ シリコンサブマウント １４ 光検出器チップ １５ 透明プラスチック樹脂 ２１Ａ 第１のリード ２１Ａ' 取付板 ２１Ａ'' 放熱板 ２１Ｂ 第２のリード ２１Ｃ 第３のリード ２２ プラスチックモールドヘッダ ２３ 透明キャップ ２３Ｂ フランジ ２３Ｃ 凸レンズ ２３Ｃ' 球面凸レンズ ２３Ｃ'' ホログラフィック膜 ２３Ｃ''' フレネルレンズ ２４ エポキシ ２５ シリコンサブマウント ２６ 半導体レーザーチップ ２７ モニタ検出器 ３０ リードフレーム ３１ 射出成形片 ３２ 固定装置 ３３ 金属接続部 ３４ 取付板 ３５ キャップ ３６ 金属リード

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 取付板として機能する幅広端部を有する
    第１のリードと、 第１のリードの一方の側に位置する第２のリードと、 第１のリードの他方の側に位置する第３のリードと、 取付板の前方端部の上に配置されたサブマウントであっ
    て、サブマウントの上に配置された第２のリードに電気
    的に接続された半導体レーザーチップと、半導体レーザ
    ーチップからの逆向きの光を受け取るためにサブマウン
    トに密接して配置され第３のリードに電気的に接続され
    たモニタ検出器とを有するサブマウントと、 第１のリード、第２のリード、及び第３のリードを固定
    するためのプラスチックモールドヘッダと、 プラスチックモールドヘッダに対応しており、プラスチ
    ックモールドヘッダの上の全ての構成部品をシールする
    透明キャップとからなる半導体レーザー用プラスチック
    モールド装置。
  2. 【請求項２】 半導体レーザーチップにより発生した熱
    をプラスチックモールド装置の外側に導くために半導体
    レーザー装置の外側に取付板から伸延する、少なくとも
    一つの放熱板を更に含む請求項１に記載の半導体レーザ
    ー用プラスチックモールド装置。
  3. 【請求項３】 透明キャップの内側及び外側の双方が、
    平坦である請求項１に記載の半導体レーザー用プラスチ
    ックモールド装置。
  4. 【請求項４】 透明キャップの前方端部の内側及び外側
    が、それぞれ片面レンズ及びホログラフィック膜で形成
    された請求項１に記載の半導体レーザー用プラスチック
    モールド装置。
  5. 【請求項５】 透明キャップの前方端部が、フレネルレ
    ンズとして形成された請求項１に記載の半導体レーザー
    用プラスチックモールド装置。
  6. 【請求項６】 透明キャップとプラスチックモールドヘ
    ッダとの接触表面が、ほぞとほぞ穴による接合である請
    求項１に記載の半導体レーザー用プラスチックモールド
    装置。
  7. 【請求項７】 透明キャップがその底部の周りにフラン
    ジを有しており、フランジを熱加圧することにより透明
    キャップをシールできるようにした請求項１に記載の半
    導体レーザー用プラスチックモールド装置。
  8. 【請求項８】 プラスチックモールドヘッダが光を吸収
    する請求項１に記載の半導体レーザー用プラスチックモ
    ールド装置。
  9. 【請求項９】 透明キャップの上に光集束構成素子が形
    成されているときに、透明キャップとプラスチックモー
    ルドヘッダを、焦点調整後に、エポキシ樹脂により固定
    的に接着することができる請求項１に記載の半導体レー
    ザー用プラスチックモールド装置。
  10. 【請求項１０】 透明キャップの前方端部が、片面レン
    ズとして形成された請求項１に記載の半導体レーザー用
    プラスチックモールド装置。
  11. 【請求項１１】 透明キャップの前方端部が、両面レン
    ズとして形成された請求項１に記載の半導体レーザー用
    プラスチックモールド装置。
  12. 【請求項１２】 レンズを球面レンズとすることができ
    る請求項１０に記載の半導体レーザー用プラスチックモ
    ールド装置。
  13. 【請求項１３】 レンズを球レンズとすることができる
    請求項１０に記載の半導体レーザー用プラスチックモー
    ルド装置。
  14. 【請求項１４】 レンズを球面レンズとすることができ
    る請求項１１に記載の半導体レーザー用プラスチックモ
    ールド装置。
  15. 【請求項１５】 レンズを球レンズとすることができる
    請求項１１に記載の半導体レーザー用プラスチックモー
    ルド装置。
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