专利名称：模制型半导体激光器的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体激光器，这种激光器特别适宜于用作CD(袖珍激光唱盘)，DVD(数字多用途盘)，LBP(激光打印机)，DVD-ROM等的拾音器用光源。详细的讲，本发明涉及模制型激光器，模制型激光器的结构是将激光器芯片粘接在接线架上，它的周围由树脂成形制成的框体保护起来，同时又消除来自框体反射造成的影响。
模制型半导体激光器如专利第2951077号所示，具有图5所示的结构。图5中，一体化形成三根导线2、3、4，构成导线架1，在共用导线2前端的底座部2a上搭载有辅助支架7，激光器(LD)芯片8焊接在辅助支架7上，该LD芯片8及监测用光电检测器5由金属线(图中未显示出来)与导线3、4焊接起来。而且，如图5所示，用连续送进成型法将合成树脂模塑成形形成框体6，框体6形成在除激光束出射侧以外的周围区域并与各导线2、3、4形成一体，这样既使与导线架分离，各导线2～4也被固定。
这种半导体激光器如果与衍射光栅，视准透镜或有限系物镜的光轴合轴安装，可以用做拾音装置等的光源。这种情况下，如图5所示，由硅衬底形成辅助支架7，在辅助支架7的表面上与LD芯片8的出射面相反的后端面一侧制作光电检测器5，它监测LD芯片8的输出，并使其输出自动维持恒定(APC自动光输出控制)，能够总以一定的输出检测出袖珍激光唱盘的凹陷点。
如前所述，在一面用光电检测器监视激光器芯片的输出，一面进行APC的情况下，由于激光器的工作引起温度上升，环境温度就发生变动，这样，光电检测器检测的光输出就发生变动。如果使激光器的输出维持一定，使环境温度发生变化，就可检测出周期性的输出变化。因此，实际上，即使激光器芯片的输出不发生变动，由光电检测器检测出的输出也因温度的变化而变化，我们发现用这种基于输出变动的方法来控制激光器输出反而不能使激光器的输出维持恒定。
本发明的目的在于解决这些问题，由能正确的检测出激光器芯片的输出、形成正确的光输出控制电路、提供能以恒定输出工作的模制型半导体激光器。
本发明者发现，如前所述的在激光器芯片的后侧设置光电检测器、光电检测器监测由激光器芯片的后端面射出的光束的光输出，由自动光输出控制电路自动控制使激光器芯片的输出维持一定的模制型半导体激光器与金属管壳型(将激光器芯片固定在管座上，盖上管帽的类型)不同，激光器芯片的输出因光电检测器检测出的光输出变动而发生变动，对其产生原因的深入调查发现，激光器芯片和光电检测器环境温度一发生变化，光电检测器检测的光输出就发生周期性的变化。
如图4所示，以往的管壳型半导体激光器E中，既使激光器芯片及光电检测器部分的环境温变发生变化，由光电检测器监测的输出也不发生变化，而在上述的模制型半导体激光器D中，随温变变化，光输出发生周期性的变化。进一步的观察发现，在光电检测器上形成干涉带，因温度变化干涉带发生变动，该干涉带是由激光器芯片后方射出的直接达到光电检测器表面的光和由激光器芯片后方射出并经框架反射后到达光电检测器表面的光相互干涉形成。探究其原因发现，环境温度一发生变化，由于激光器芯片的谐振波长发生变化，因而有时形成干涉带，有时不形成干涉带，因此，检测出的光输出就发生变动。而且发现如果使与激光器芯片相对的框体部分反射的光不返回到光电检测器的表面就可以消除它的变动。
本发明的模制型半导体激光器由下述各部分构成在其一端部形成小块底座部的第1导线，装载在该小块底座部上的激光器芯片及光电检测器，与该激光器芯片及光电检测器电极电气连接的第2导线，覆盖除激光器芯片出射面的所有侧面及后端面、并与第1、第2导线的一个端部保持一体化的树脂制框体，在与所述激光器芯片的后端面相对的所述框体部分形成防止光反射向光电检测器的反射防止部分。
这里激光器芯片的后端面指的是与激光器芯片光束射出的出射面相反一侧的端面。
由于采取这种结构，从激光器芯片的后端面射出的光束不会因在框体上反射而在光电检测器表面上形成干涉，仅仅接受从激光器芯片后端面射出直接到达光电检测器的光，因而可以稳定的检测出光输出。这样，就可以正确的监测激光器芯片的输出，自动光输出控制可以补偿真正的激光器芯片输出的变动。
所述反射防止部分可由在与所述激光器芯片后端面相对的框体部分上形成斜面或者除去一部分与所述激光器芯片后端面相对的框体部分而构成。
图2(a)和图2(b)是显示本发明的模制型半导体激光器其他实施方式的说明图。
图3示出面对激光器芯片后端面设置的壁面顷斜时由光电检测器检测出的光输出因温变引起的变化。
图4示出现有的模制型半导体激光器在温度变化时光电检测器检测出的输出变化的图。
图5示出现有的模制型半导体激光器构造例的说明图。
本发明的模制型半导体激光器如
图1(a)及图1(b)的一种实施方式说明图中所显示的，在第1导线(共用导线)2一个端部形成小块底座部2a，在底座部2a上搭载辅助支架7，激光器芯片8和监测用光电检测器5设置在辅助支架7上，而且用金线等金属线(图中未显示)将激光器芯片8和光电检测器5的电极分别与第2导线3、4电气相连，设置树脂制框体6覆盖除激光器芯片8的出射面外的所有侧面及后端面并使第1及第2导线的2、3、4的一个端部侧保持一体化，而且在与激光器芯片8的后端面相对的框体6部分形成反射防止部分9(9a)，防止光向光电检测器5反射。
如前所述，模制型半导体激光器中导线架的小块底座部2a上搭载硅制辅助支架7，光电检测器5形成在辅助支架7上，激光器芯片8也焊接在辅助支架7上，它的周围由树脂制框体6包围着，本发明者发现，由于在激光器芯片8后方的后壁面的反射，在光电检测器5上形成干涉带，即使激光器芯片8的输出不发生变化，检测出的输出也因温变而变动。即，在激光器芯片8的后端面侧设置一个壁面，如果壁面与垂直面呈前后倾斜状态，如图3所示，检测出的输出的变化比例也发生变动。
图3中分别示出了A是对后壁面10的垂直面呈+15°角(向外侧倾斜)，B是呈0°角(垂直)，C是呈-15°角(向内侧倾斜)的情况。从图3可以看出，后壁面向内侧倾斜的情况下，向光电检测器5的反射变大，输出的变动非常大，另一方面，向外侧倾斜时，照射在光电检测器5上的反射光非常的少，检测出的输出变动也非常小。由此可以判明从激光器芯片8的后端面出射的光束，如果在激光器芯片8的后壁面10上不向光电检测器5一侧反射的话，就可以抑制光电检测器5检出的光输出的变动。这是因为，用传统模塑成形法制成的框体6的露出面随着金属铸模镜面性能的提高，框体6的表面也光滑的近于镜面，因而很容易反射。
为防止反射，如前所述可以使壁面倾斜使光反射到外侧，除此之外，也可去除框体6中光束照射部分，使光束向后方行进，或将光束照射部分的表面弄的凹凸不平形成漫散射，也可用涂敷光吸收体等方法防止反射。
在图1所示的例子中，该反射防止部分9由与激光器芯片8的后端面相对的框体6的部分内壁形成倾斜面9a而形成。图1(b)是将辅助支架7和框体6倾斜面9a形成部分放大的说明图，如图1(b)所显示的，由于设立了倾斜面9a，从激光器芯片8的后端面射出的光束P照射到倾斜面9a时，就向上方反射，几乎不返回到光电检测器5的方向。因此，在光电检测器5的表面不会发生由激光器芯片8的直接入射光束与从框体6的内壁反射到达光电检测器5表面的光束之间的相互干涉。
形成的倾斜面9a的宽度，由从激光器芯片8出射的光束P的扩展以及激光器芯片8与框体6间的距离决定，从激光器芯片8的中心部(光束的出射部)起±15°，即如果形成 =30的范围的话，绝大部分光束都到达倾斜面9a。此外，如果与倾斜面9a的垂直面的角度 大于10°以上的话，可以完全防止向光电检测器5一侧的光束反射。
激光器芯片8与过去一样由AlGa As或InGaAlP系的化合物半导体的双异质结结构形成，焊接在由硅组成的辅助支架7上，硅辅助支架7搭载在作为共用导线的第1导线2的小块底座部2a上。如前所述，在辅助支架7上形成监测用的光电检测器5以自动控制激光器芯片8的光输出，二者的一个电极用导电性粘接剂与第1(共用)导线2电气连接，另一个电极通过金线等金属线分别与第2导线的3、4电气连接，这些金属线在图中未显示出来。
框体6由环氧树脂用连续送进成型法形成，它覆盖在除激光器芯片8的出射面一侧外的辅助底座7的周围，它使得第1导线2及第2导线3、4既使从导线架切离也能得以保持，在输助底座的搭载以及金属线的焊接状态下各导线保持一体化状态。在图1所示的例子中，上面及下面并不形成树脂成形，上面开放，下面形成小块底座部2a露出的结构。而且，在图1所示的例子中，如前所述，在与框体6开放的出射面相反的一侧与激光器芯片8的后端面相对的部分区域上形成倾斜面9a，这样形成防止向光电检测器5反射的反射防止部分9。
上述例子中，在框体6与激光器芯片8后端面相对的部分形成倾斜面9a，构成防止向光电检测器5反射的反射防止部分9。但是，如前所述，既使不是倾斜面，只要能够不使光束反射到光电检测器5的受光面也可以。图2(a)～2(b)所示就是将框体6相对于激光器芯片8后端面部分削除掉的例子。
在图2所示的例子中，图2(b)是将辅助支架7和框体6除去部分9b放大的说明图，由于形成了除去部分9b，从激光器芯片8的后端面射出的光束P，通过除去部9b直进到后方，几乎不返回到光电检测器5的方向。因此，在光电检测器5的表面不会发生从激光器芯片8直接入射的光束与在框体6的内壁反射而达到光电检测器5表面的光束相互干涉。与前述例子一样只要形成的该除去部分9b的宽度达到从激光器芯片8的中心部(光束的出射部)起±15°，即 =30°范围，光束P的绝大部分都通过除去部9b。
该反射防止部分9，即使不采用倾斜面或除去部分的方法，如果使表面粗糙化而呈凹凸状态，形成乱反射，这样，即使有一些光返回到光电检测器5的表面，由于光的位相散乱，也不会与由激光器芯片8直接入射到光电检测器5表面的入射光束发生干涉，可以大幅度降低因温变变化引起的输出变化。进一步，如果用黑色涂料等光吸收材料涂敷在这一部分防止反射，可以得到同样的效果。但是，从模制金属铸模的离型性和减少模制后的加工考虑，还是像图1及图2所示的构造那样，只要模制成型时金属铸模形成那样的形状，不用增加工序数就能形成最好。
本发明的模制型半导体激光器，由于在框体面对激光器芯片后端面的部分，采取了防止光反射向光电检测器的反射防止手段，不会发生由激光器芯片后端面出射并进入光电检测器的光束与经框体反射进入光电检测器的光束之间的干涉。这样，即使环境温度发生变化，因温度变化引起谐振波长变化，也不会引起检测到的光输出因干涉产生周期性变化，因而能正确的检测出激光器芯片的光输出，用APC电路，能够自动的高精度控制光输出。
正如以上说明的那样，按照本发明，将激光器芯片焊接到形成有光电检测器的辅助支架上，并将它搭载到小块底座上，用树脂制框体覆盖周围固定各导线的模制型半导体激光器中，由于监测用光束不与经框体反射的光束产生干涉，因此可以用光电检测器很准确地检测出激光器的输出，这样，就可以由APC电路高精度的控制激光器的输出，即使是高精细的DVD也可以非常清晰的播放。
权利要求
1．一种模制型半导体激光器，其特征在于它由以下各部分构成在一端部形成小块底座部的第1导线；搭载在小块底座部上的激光器芯片和光电检测器；与该激光器芯片和光电检测器电气连接的第2导线；用树脂制框体覆盖除出射面以外所述激光器芯片的侧面与后端面侧，并使第1及第2导线的一端部侧保持一体化，在所述框体面对所述激光器芯片后端面的部分，形成防止光反射向光电检测器的反射防止部分。
2．根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述反射防止部分是在框体面对所述激光器芯片后端面的部分形成倾斜面。
3．根据权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，所述倾斜面与垂直面呈大于10°，小于90°的角度。
4．根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述反射防止部分是除去面对所述激光器芯片后端面的框体一部分而形成的。
5．根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述反射防止部分是在面对所述激光器芯片后端面的框体部分形成表面凹凸的乱反射面。
6．根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述反射防止部分是在面对所述激光器芯片的面的框体部分涂敷光吸收材料。
7．根据权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，所述反射防止部分是形成在从所述激光器芯片后端面光出射部沿水平方向±15°以上范围内的所述框体部分。
全文摘要
本发明是一种模制型半导体激光器。它在第1导线2的一端部上形成小块底座部,并将设置了激光器芯片和检测用光电检测器的辅助支架焊接在第1导线的小块底座部上。用金线等金属线将激光器芯片及光电检测器的电极分别与第2导线3、4电气连接,设置树脂制框体覆盖除激光器芯片出射面以外的侧面及后面,保持第1导线及第2导线的一端部侧的一体化,并在框体与激光器芯片后端面相对的部分上形成防止光反射向光电检测器的反射防止部分。
文档编号G11B7/125GK1325163SQ0111803
公开日2001年12月5日 申请日期2001年5月16日 优先权日2000年5月19日
发明者中田直太郎 申请人:罗姆股份有限公司