半导体激光装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备透镜等光学部件的半导体激光装置及其制造方法。
【背景技术】
[0002]图15表示现有的半导体激光装置的正面剖视图。半导体激光装置I将从射出区域4a射出激光的半导体激光元件4经由基台3而被粘接固定于管座2。此外，在管座2上设置有覆盖半导体激光元件4的金属制的盖罩(cap)5。
[0003]盖罩5被形成为具有周壁5a以及顶壁5b的有底筒状，从周壁5a的下端向外周方向突出的凸缘部5d被粘接固定于管座2。在顶壁5b，开口有与半导体激光元件4的射出区域4a对置的窗部5c。
[0004]在盖罩5的顶壁5b配设有堵塞窗部5c的透明的光学部件6。由此，盖罩5的内部被密封。光学部件6具有曲面的光射出面6a，来形成透镜。
[0005]从半导体激光元件4的射出区域4a射出的激光经由窗部5c而入射至光学部件6，从光学部件6的光射出面6a聚光后射出。
[0006]在上述的半导体激光装置I中，在光通信等用途中一般由透镜的像差小的玻璃来形成光学部件6。近年来，伴随着射出红外线的半导体激光装置的高输出化、受光传感器的高性能化、或者运算电路的高速化等，红外线激光的用途不断被推广。例如，作为以三维测量为目的的传感器用光源的需求得到迅速普及。
[0007]在这种传感器用光源等用途中也存在使激光散射而照射至宽范围的情况，透镜的像差不会成为大问题。因而，若通过环氧系、硅酮系的树脂来形成半导体激光装置I的光学部件6，则材料费较低且加工也容易，故能够削减半导体激光装置I的成本。因此，使用了树脂制的光学部件6的半导体激光装置I今后有可能得到普及。
[0008]此外，从人眼安全的观点出发也存在为了使激光散射来增大表观(apparent)光源(虚拟光源)以抑制视网膜上的能量集中而设置光学部件6的情况。此时，若由硅酮系树脂来形成光学部件6，则相对于金属制的盖罩5而粘接力较弱，因此如图16所示那样存在光学部件6因外力F等而脱落的情况。由此，从射出区域4a射出的激光如箭头E所示那样经由窗部5c而直接被放出到空间中，因此存在半导体激光装置I的安全性低的问题。
[0009]此外，若由环氧系树脂来形成光学部件6，则相对于金属制的盖罩5而具有较强的粘接力。但是，若半导体激光装置I在高温高湿试验后通过回流焊等被暴露在高温下，则存在着光学部件6在与盖罩5的界面处剥离的情况。因而，与上述同样，存在半导体激光装置I的安全性低的问题。
[0010]在专利文献1、2中公开了能防止光学部件6相对于盖罩5的脱落的半导体激光装置I。关于专利文献I所公开的构成，在成型模的上模与下模之间的空间配置由玻璃构成的光学部件6的母材以及盖罩5，对该母材进行加热熔融。由此，两面为凸面形状的光学部件6经由窗部5c来夹持顶壁5b，从而能够防止光学部件6的脱落。树脂制的光学部件6的情况下也能够通过相同的成型模来形成。
[0011]此外，关于专利文献2所公开的构成，通过向成型模的上模与下模之间的空间注射树脂的注射成型，从而两面为凸面形状的光学部件6和盖罩5被一体形成。由此，能够防止光学部件6的脱落。
[0012]在先技术文献
[0013]专利文献
[0014]专利文献1:日本特开2006-301352号公报(第4页-第7页、第2图、第3图)
[0015]专利文献2:日本特开平9-205251号公报(第3页-第5页、第3图)
[0016]专利文献3:日本特开昭59-218430号公报(第I页-第2页、第I图、第4图)
【发明内容】
[0017]发明要解决的课题
[0018]然而，根据上述专利文献1、2所公开的半导体激光装置1，由于通过具有上模和下模的成型模来形成光学部件6，因此装置变得复杂。因而，存在着包含光学部件6的半导体激光装置I的成本变大的问题。
[0019]本发明的目的在于提供能够提升安全性且削减成本的半导体激光装置及其制造方法。
[0020]用于解决课题的手段
[0021]为了实现上述目的，本发明涉及一种半导体激光装置，具备:半导体激光元件，其从射出区域射出激光；盖罩，其具有覆盖所述半导体激光元件的周壁以及顶壁，并且在所述顶壁开出与所述射出区域对置的窗部；和透明的光学部件，其堵塞所述窗部，所述半导体激光装置的特征在于，所述光学部件是使液状树脂固化而形成的，并且由所述光学部件来夹持所述顶壁，所述光学部件的与所述射出区域面对的光入射面通过所述液状树脂的自然流动而形成。
[0022]此外，本发明在上述构成的半导体激光装置中，其特征在于，所述光学部件由热固化性树脂或者紫外线固化性树脂来形成。
[0023]此外，本发明在上述构成的半导体激光装置中，其特征在于，所述光学部件包含散射材料。
[0024]此外，本发明在上述构成的半导体激光装置中，其特征在于，所述光学部件具有从所述顶壁上连续地延设到所述周壁的外周面上的延设部，并且与所述周壁的内周面相接，由所述光学部件来夹持所述周壁。
[0025]此外，本发明涉及一种半导体激光装置的制造方法，该半导体激光装置具备:半导体激光元件，其从射出区域射出激光；盖罩，其具有覆盖所述半导体激光元件的周壁以及顶壁，并且在所述顶壁开出与所述射出区域对置的窗部；和透明的光学部件，其堵塞所述窗部，所述半导体激光装置的制造方法的特征在于，配备设置有形成所述光学部件的光射出面的凹部、和在所述凹部的开口端进行扩径而形成并且与所述盖罩嵌合的扩径部的成型模，在将液状树脂注射到所述凹部内以及所述扩径部的底面上之后，使所述顶壁朝向下方而将所述盖罩插入到所述扩径部，使从所述窗部浸入所述顶壁的内面而自然流动的所述液状树脂固化，从而形成了夹持所述顶壁的所述光学部件。
[0026]此外，本发明在上述构成的半导体激光装置的制造方法中，其特征在于，所述盖罩在与所述顶壁相反的一侧的端部具有向外周方向突出的凸缘部，并且设置有卡止于所述凸缘部以使所述盖罩相对于所述扩径部进行插入拔出的卡止部件。
[0027]发明效果
[0028]根据本发明，堵塞盖罩的开口部的透明光学部件夹持盖罩的顶壁，光学部件的光入射面通过液状树脂的自然流动而形成。由此，能够防止光学部件的脱落，并且能够通过简单装置来形成光学部件。因此，能够谋求半导体激光装置的安全性提升以及成本削减。
[0029]此外，根据本发明，在注射到成型模的凹部内以及扩径部的底面上的液状树脂被注射之后向扩径部插入盖罩，使从窗部浸入顶壁的内面而自然流动的液状树脂固化。由此，可以容易地形成能够防止从盖罩脱落的光学部件。此外，能够防止在光学部件形成时产生空气层、气泡。因此，能够谋求半导体激光装置的安全性提升以及成本削减。
【附图说明】
[0030]图1是表示本发明的第I实施方式的半导体激光装置的正面剖视图。
[0031]图2是表示本发明的第I实施方式的半导体激光装置的光学部件的成型模的正面剖视图。
[0032]图3是表示向本发明的第I实施方式的半导体激光装置的光学部件的成型模注射了液状树脂的状态的正面剖视图。
[0033]图4是表示在本发明的第I实施方式的半导体激光装置的光学部件的成型模设置了盖罩的状态的正面剖视图。
[0034]图5是表示本发明的第I实施方式的半导体激光装置的光学部件的固化时的状态的正面剖视图。
[0035]图6是表示在盖罩设置后向本发明的第I实施方式的半导体激光装置的光学部件的成型模注射了液状树脂的状态的正面剖视图。
[0036]图7是表示在盖罩设置后向本发明的第I实施方式的半导体激光装置的光学部件的成型模注射液状树脂并形成空气层的状态的正面剖视图。
[0037]图8是表示在盖罩设置后向本发明的第I实施方式的半导体激光装置的光学部件的成型模注射液状树脂并形成空腔的状态的正面剖视图。
[0038]图9是表示本发明的第I实施方式的半导体激光装置的光学部件的形成有气泡的状态的正面剖视图。
[0039]图10是表示对本发明的第I实施方式的半导体激光装置的光学部件施加了外力的状态的正面剖视图。
[0040]图11是表示本发明的第2实施方式的半导体激光装置的正面剖视图。
[0041]图12是表示本发明的第3实施方式的半导体激光装置的正面剖视图。
[0042]图13是表示本发明的第3实施方式的半导体激光装置的光学部件的成型模的俯视图。
[0043]图14是图13的AOA剖视图。
[0044]图15是表示现有的半导体激光装置的正面剖视图。
[0045]图16是表示对现有的半导体激光装置的光学部件施加了外力的状态的正面剖视图。
【具体实施方式】
[0046]<第I实施方式>
[0047]以下，参照附图来说明本发明的实施方式。图1表示第I实施方式的半导体激光装置的正面剖视图。为了便于说明，对于与前述的图15所示的现有例相同的部分赋予相同的符号。
[0048]半导体激光装置I具有从射出区域4a射出红外线等激光的半导体激光元件4，半导体激光元件4经由基台3而被粘接固定于管座2。此外，在管座2上设置有覆盖半导体激光元件4的金属制的盖罩5。盖罩5被形成为具有周壁5a以及顶壁5b的有底筒状。在与顶壁5b相反一侧的端部即周壁5a的下端，凸缘部5d向外侧突出，凸缘部5d被粘接固定于管座2。在顶壁5b，开口有与半导体激光元件4的射出区域4a对置的窗部5c。
[0049]在盖罩5的顶壁5b配设有堵塞窗部5c的透明的光学部件6。由此，盖罩5的内部被密封。光学部件6经由窗部5c来夹持顶壁5b，形成具有凸面的光射出面6a以及与射出区域4a面对的大致平坦面的光入射面6b的透镜。由热固化性树脂来形成光学部件6，如后面叙述其详细内容那样通过热固化性树脂的自然流动而形成光入射面6b。
[0050]在上述构成的半导体激光装置I中，从半导体激光元件4的射出区域4a射出的激光经由光射出面6a而入射至光学部件6。入射至光学部件6的激光由光学部件6的光射出面6a聚光后射出。
[0051]由于通过树脂来形成光学部件6，因此较之于通过玻璃来形成的情况，像差变大，射出光的散射量变大。因而，半导体激光装置I被用于将激光照射至宽范围的传感器用光源等用途。此时，由于激光的散射使得表观光源变大，从而能够抑制视网膜上的能量集中。
[0052]另外，在光学部件6中也可以含有二氧化硅等散射材料。由此，能够进一步增大射出光的散射量，从而能够进一步抑制视网膜上的能量集中。
[0053]图2表示形成光学部件6的成型模的正面剖视图。由树脂等来形成成型模10，该成型模10具有:使上表面开口的凹部11、和在凹部11的开口端进行扩径而形成的扩径部12。通过凹部11的内面Ila的形状来形成光学部件6的光射出面6a(参照图1)。扩径部12被形成为盖罩5的周壁5a(参照图1)相嵌合的内径，被插入盖罩5。
[0054]图3?图5是按顺序表不由成型