专利名称：半导体激光放出装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体激光放出装置，更为详细地说，就是上部一部分作为开口部分，在侧面从上部至下部的方向宽度越来越窄，在存入并定位激光二极管的光学工作台(bench)中将LED集成电路块(chip)通过倒装晶片(flip chip)焊接(bonding)加以附着，在下面或者附着有与微型-光学器件相似的放射盖，或者直接结合。
背景技术：
一般来说，放出一定波长的激光的半导体激光放出装置(LEDemitter)的光输出的视域(view angle)和波束成形(整形)(beamshaping)等特性由塑料透镜(plastic lens)来决定。图1是这种普通的半导体激光放出装置示意图。
与图所示相同，普通的半导体激光放出装置其构成包括产生激光的LED集成电路块100；支持LED集成电路块100的硅材质的子支架(mount)110；LED集成电路块100放出光时，将产生的热量向外部放出的放热板120；将LED集成电路块100中产生的光按要求的方向向外部反射的塑料透镜130。
这种构成的半导体激光放出装置中，与上所述相同，光输出的视角和波束成形等特性由塑料透镜130来决定，这种塑料透镜130通常是利用铸型来浇铸制作，最终组装于半导体激光放出装置的机身140上。
但是，通过与浇铸成型相类似的加工方法制作的塑料透镜130来实现多种波束成形是比较困难的。特别是材质自身的特性上，用原来浇铸成型相类似的加工方法是很难制造出来表面非常平坦的塑料透镜，另外，即使完成的塑料透镜组装在机身上，也很难准确地加以定位(align)。
与上述相同的普通半导体激光放出装置为将LED集成电路块中输出的多方向光大部分送至塑料透镜一方，如图所示，放热板(heatsinkslug)120呈反射杯(cup)形态加工，此时为提高反射度，反射杯形态的放热板内部表面应该非常地平坦，但与浇铸相类似的加工方法有其局限性。
发明内容
为解决上述问题，本发明结构加以改良的半导体激光放出装置的目的在于提高反射度，实现多种光束成形。
根据这种目的，本发明的上部一部分作为开口部分，在侧面从上部至下部的方向宽度越来越窄，在存放并定位激光二极管的光学工作台中将LED集成电路块通过倒装晶片焊接加以附着，在下面或者附着有与微型-光学器件相似的放射盖，或者直接结合。按要求的光输出方向和形态，提高光输出特性。
本发明的构成包括如下装置上部作为开口部，从上至下的方向宽度越来越窄，可以放置并定位激光二极管的存放装置；支持存放装置，将从激光二极管中产生的热量向外部排出的放热板；
在存放装置的内周面涂层，将激光二极管产生的向侧方的光线向上部方向反射的反射壁；覆盖反射壁未涂层的存放装置内面和反射壁的绝缘壁；与激光二极管和焊接材质相接触的规定金属焊接点通电相连接，根据绝缘壁，露出至存放装置上部面而形成的金属杆(rod)；在存入装置上面形成，将在激光二极管中产生的光和反射壁中反射的光向外部放射的放射盖。
为将上述存放装置和放射盖相接触，优选二者之间有密封部件，为使存放装置的上部平坦化，优选分别追加包括用于内部的填充物。
作为参考，在本发明中为提高光输出效率，存放装置使用四面呈梯形的光学工作台，优选放射盖是与激光二极管的光输出方向相应的形状，另外优选追加与放热板结合，保护内部器件整体的圆桶型保护膜。
与上所述相同，依据本发明的半导体激光放出装置具有如下效果将由微型-光学器件构成的放射盖附着于光学工作台的上面，或者结合，与使用塑料透镜的传统技术相比，在进一步提高光输出效率的同时，可以按所要求的光输出方向进行调节，另外，因为使用半导体工序，所以减少了组装部件数量，使小型化和大量生产成为可能，减少了产品的误差，并降低了制作的费用。
图1是半导体普通半导体激光放出装置的示意图；
图2是本发明半导体激光放出装置的第1实施例的示意图；图3是依据本发明半导体激光放出装置的第2实施例的示意图；图4是依据本发明使用的存放装置更为详细的说明图；图5是说明本发明操作原理的示意图。
附图主要部分符号说明200放热板210存放装置220反射壁230绝缘壁240金属杆250放射盖具体实施方式
下面将参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
首先，参照图2，对依据本发明的半导体激光放出装置的优选实施例加以说明。
<第1实施事例>
如图2所示，依据本发明的半导体激光放出装置包括如下装置上部作为开口部，从上至下的方向宽度越来越窄，可以放置并定位激光二极管的存放装置210；支持存放装置210，将从激光二极管中产生的热量向外部排出的放热板200；在存放装置210的内周面涂层，将激光二极管产生的向侧方的光线向上部方向反射的反射壁220；整体覆盖反射壁220未涂层的存放装置210内的下面和包括反射壁上部的绝缘壁230；与激光二极管和焊接材质相接触的规定金属焊接点(pad)通电相连接，根据绝缘壁230，露出至存放装置210上部面而形成的金属杆240；覆盖存放装置210上面，将在激光二极管中产生的光和反射壁220中反射的光向外部放射的放射盖250。
这种依据本发明第1实施例形成的半导体激光放出装置中，首先，为放置和定位规定的激光二极管，在本发明中使用的存放装置210的上部一部分形成开口孔，另外侧面从上部至下部宽度越来越窄，呈一定的倾斜角度。优选浇铸成型与SIOB(Silicon Optical bench)类似的光学工作台，具体的形态在后面加以说明。
接下来，放热板200作为电传热性和热传导率都十分优良的平板(plate)型金属板，优选以氧化铍(BeO)为主要成份，向其中加入少量的添加物，在1500℃-1800℃形成，使用这样形成的氧化铍瓷(berylliaporcelain)或塑料或陶瓷等。这种放热板200或者与上述激光二极管存放装置210的下部相结合，或者通过规定的焊接(bonding)部件加以结合，在激光二极管存放装置210内存放和定位的激光二极管放出光时，生产的热量向外部放出。
另一方面，在本发明中，将激光二极管存放装置210的内周面用与银(Ag)相似的反射型金属物质等加以涂抹，形成一定的反射壁220。这样形成的反射壁220对在存放装置210内定位的一定激光二极管中放出的光，使特别是向侧面的光线向上部方向进行反射，提高光输出效率。
并且，绝缘壁230是在反射壁220没有涂层的激光二极管存放装置210内的下面和反射壁220中用与硅(Si)类似的绝缘物质覆盖而成。金属杆240与激光二极管存放装置210内定位的激光二极管和焊接部件相接触，与将外部施加的电流流向激光二极管的一定金属板通电连接形成。为此，通过与蒸发(evaporation)相类似的一定半导体安装工序，在绝缘壁230上部附着有金属，具有一定的宽度，呈条型(stripe)形态形成。
最后，本发明的放射盖250是在激光二极管存放装置210上面与微型-光学器件(micro-optical component)相结合，覆盖其上部，将激光二极管存放装置210内存放和定位的激光二极管中放出的光和从反射壁220反射的光向外部放出，与上所述相同，在本发明中，与使用传统的微型透镜不同，通过使用结合有微型器件的放射盖，与激光二极管的光输出方向相应，可将放射盖定形为一定形状，进一步提高输出特性和效率。
接下来，参照图3对本发明的半导体激光放出装置的第2实施例加以说明。
<第2实施事例>
本发明第2实施例与将放射盖直接与存放装置相结合不同，通过一定的密封部件将其附着于存放装置的上面，对此参照图3加以进一步的说明。
如图3所示，本发明的第2实施例其构成包括如下装置上部作为开口部，从上至下的方向宽度越来越窄，可以放置并定位激光二极管的存放装置210；支持存放装置210，将从激光二极管中产生的热量向外部排出的放热板200；在存放装置210的内周面涂层，将激光二极管产生的向侧方的光线向上部方向反射的反射壁220；整体覆盖反射壁220未涂层的存放装置210内面和反射壁的绝缘壁230；与激光二极管和焊接材质相接触的规定金属焊接点通电相连接，根据绝缘壁230，露出至存放装置210上部面而形成的金属杆240；覆盖存放装置210上面，将在激光二极管中产生的光和反射壁220中反射的光向外部放射的放射盖310。特别是在放射盖310和激光二极管存放装置210上面之间形成有一定的密封器件300，在存放装置内包括有填充器件320。
这种构造的本发明第2实施例与图2所示相反，使用分配器(dispenser)，激光二极管存放装置210的上面一部分中涂抹有与紫外线(UV)硬性环氧(epoxy)树脂或热密封剂(thermal sealant)类似的系列密封部件，之后，将已浇铸成型的放射盖310定位于相应的位置，使其盖住激光二极管存放装置210。之后，通过一定的温度加热，将放射盖310和激光二极管存放装置210相结合。
另外，本发明优选将激光二极管存放装置210内部用一定的填充器件320加以填充，使激光二极管存放装置210内的上部平坦化，使放射盖310可以容易地进行结合。更为优选地，用可与硅相同的绝缘性物质，与空气的光透过率更为优良的物质加以填充。
接下来，参照图4，对发明使用的激光二极管存放装置210的优选实施例加以更为详细地说明。
如图4所示，本发明使用的激光二极管存放装置210优选呈杯型或是碗状，这样可以使存放定位激光二极管的内部开口区域四面呈梯形形状。由此，反射壁分别在梯形形状的四面(U/D/L/R)分别形成、涂层，将激光二极管中产生的向侧面的光反射至激光二极管存放装置210的上方。放射盖为将激光二极管存放装置内开口区域全部盖住，而在上面附着或结合(Integration)。
而且，本发明中使用的金属杆240通过与激光二极管存放装置内定位的激光二极管和焊接部件相接触，与将从外部施加的电流传送至激光二极管的金属板(图中未示)通电相连，通过线(wire)400与引线框(lead frame)410分别连接。由此，在本发明中为保护线和器件，优选追加有与放热板200相结合，保护内部器件整体的塑料或陶瓷材质的圆桶型保护膜。
最后，参照图5，对本发明的半导体激光放出装置操作原理加以说明。
如图5所示，依据本发明的半导体激光放出装置，通过图中未示的引线框施加的电流，通过与Au或Sn相类似的焊接用金属的焊接部件510，提供至与激光二极管的n-板和p-板分别结合的规定金属板500。激光二极管通过金属板500，根据n-板，p-板分别施加的电流在激活层实现发光。在这种发生的光中，特别是向侧面发出的光线通过反射杯220加以反射，使其朝向激光二极管存放装置上部方向。通过图中未示的放射盖，根据已确定的方向完成要求的光输出。此时，绝缘壁220优选的是由电介质率高的物质构成，可以减少光损失。
通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。因此，本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
权利要求
1.一种半导体激光放出装置，包括上部作为开口部，从上至下的方向宽度越来越窄，可放置并定位激光二极管的存放装置；支持存放装置，将从激光二极管中产生的热量向外部排出的放热板；在存放装置的内周面涂层，将激光二极管产生的向侧方的光线向上部方向反射的反射壁；覆盖反射壁未涂层的存放装置内面和反射壁的绝缘壁；与激光二极管和焊接材质相接触的规定金属焊接点通电相连接，根据绝缘壁，露出至存放装置上部面而形成的金属杆；在存放装置上面形成，将在激光二极管中产生的光和反射壁中反射的光向外部放射的放射盖。
2.一种半导体激光放出装置，包括上部作为开口部，从上至下的方向宽度越来越窄，可放置并定位激光二极管的存放装置；支持存放装置，将从激光二极管中产生的热量向外部排出的放热板；在存放装置的内周面涂层，将激光二极管产生的向侧方的光线向上部方向反射的反射壁；覆盖反射壁未涂层的存放装置内面和反射壁的绝缘壁；与激光二极管和焊接材质相接触的规定金属焊接点通电相连接，根据绝缘壁，露出至存放装置上部面而形成的金属杆；在存放装置上面形成，将在激光二极管中产生的光和反射壁中反射的光向外部放射的放射盖；放射盖和激光二极管存放装置上面之间形成有规定的密封器件；为使激光二极管存放装置的上部平坦化，而向开口部填充的器件。
3.如权利要求1或2所述的半导体激光放出装置，其特征在于，所述激光二极管的存放装置，是开口部分用梯形形态的四面围绕形成的光学工作台。
4.如权利要求1或2所述的半导体激光放出装置，其特征在于，所述放射盖呈与激光二极管光输出方向相应的规定形状。
5.如权利要求1或2所述的半导体激光放出装置，其特征在于，还包括与放热板结合，保护器件整体的圆桶型保护膜。
全文摘要
本发明涉及半导体激光放出装置，按要求的光输出方向和形态，提高光输出特性。本发明包括上部作为开口部，从上至下的方向宽度越来越窄，可以放置并定位激光二极管的存放装置；支持存放装置，将从激光二极管中产生的热量向外部排出的放热板；在存放装置的内周面涂层，将激光二极管产生的向侧方的光线向上部方向反射的反射壁；覆盖反射壁未涂层的存放装置内面和反射壁的绝缘壁；与激光二极管和焊接材质相接触的规定金属焊接点通电相连接，根据绝缘壁，露出至存放装置上部面而形成的金属杆；在存入装置上面形成，将在激光二极管中产生的光和反射壁中反射的光向外部放射的放射盖。
文档编号H01S5/00GK101055971SQ20061003946
公开日2007年10月17日 申请日期2006年4月12日 优先权日2006年4月12日
发明者张峻豪, 金钟旭 申请人:南京Lg同创彩色显示系统有限责任公司