(57)【要約】【課題】半導体レーザ素子の出射端面の劣化が生じにくいフレームパッケージ型の半導体レーザ装置を実現できるようにする。【解決手段】  半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子１１０が、リードフレーム１２０のダイパッド１２１に固定されている。半導体レーザ素子１１０の出射端面１１１は、透光性封止部材１４０に覆われている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体レーザ素子と、
前記第１の半導体レーザ素子が固定されたダイパッドを有するリードフレームと、
前記第１の半導体レーザ素子の出射端面を覆う透光性封止部材とを備えていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記透光性封止部材は、無機珪素化合物からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記透光性封止部材は、有機系充填材からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記第１の半導体レーザ素子と前記リードフレームとを接続するワイヤをさらに備え、
前記透光性封止部材は、前記第１の半導体素子及びワイヤを覆うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記リードフレームは、前記ダイパッドから独立したリードを有し、
前記透光性封止部材は、前記リードを前記ダイパッドから絶縁して固定することを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記第１の半導体レーザ素子は、赤外光、赤色光又は青紫色光を出射することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記第１の半導体レーザ素子は、赤外光と赤色光の２波長の光を出射することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記第１の半導体レーザ素子とは異なる波長の光を出射する第２の半導体レーザ素子をさらに備え、
前記透光性封止部材は、前記第１の半導体レーザ素子の出射端面と前記第２の半導体レーザ素子の出射端面とを覆うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記透光性封止部材における光出射面を覆う透光性の平滑化部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
ダイパッドと、該ダイパッドと接続された第１のリードと、該第１のリードとタイバーにより接続された第２のリードとを有するリードフレームを準備する工程（ａ）と、
前記ダイパッドに半導体レーザ素子を固定し、固定した半導体レーザ素子と前記第２のリードとをワイヤにより接続する工程（ｂ）と、
前記半導体レーザ素子及びワイヤを覆い且つ前記第２のリードが前記ダイパッドと絶縁された状態で固定されるように透光性封止部材を充填する工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）よりも後に、前記タイバーを切断する工程（ｄ）とを備えていることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザ装置及びその製造方法に関し、特にリードフレームに搭載された半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップユニットを搭載するパーソナルコンピュータ、カーナビゲーション及びポータブルプレーヤー等の小型化が進められている。これらの機器はさらなる小型化が求められており、光ピックアップユニットについてもさらなる小型化が要望されている。
【０００３】
現在、一般に使用されている光記録媒体は赤外光を用いるコンパクトディスク（ＣＤ）、赤色光を用いるデジタルヴァーサタイルディスク（ＤＶＤ）、青紫色光を用いる高密度光ディスク（ＢＤ）の３種類に大きく分類できる。この３種類の全てに対応したピックアップユニットを小型化することが求められている。ピックアップユニットの小型化には、光源となる半導体レーザ装置の小型が欠かせない。
【０００４】
半導体レーザ装置は、一般に金属等からなるキャップに覆われたキャンパッケージが用いられている。半導体レーザ素子をキャンパッケージに収納することにより、半導体レーザ素子に物理的な損傷が生じることを避けることができる。また、気密封止することができるため、例えばキャップ内の有機物を除去した後、キャップ内にドライエア等と共に半導体レーザ素子を気密封止すれば、半導体レーザ素子の劣化を抑えるこという効果も期待できる（例えば、特許文献１を参照。）。しかし、キャップ内全体を気密封止する場合には、ガラス窓とキャップとを精度良く接合する必要がある。そこで、サブマウントにガラス窓と半導体レーザ素子とを固定した後、半導体レーザ素子を覆うようにシリコン系等の透明な合成樹脂充填して封止した後、キャップで覆う方法も検討されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００５】
キャンパッケージは、半導体レーザ素子を保護するという観点においては優れている。しかし、小型化が困難であるという問題がある。このため、半導体レーザ素子をリードフレームに搭載した非気密性のフレームパッケージが検討されている（例えば、特許文献３を参照。）。半導体レーザ装置を非気密性のフレームパッケージとすることにより、キャンパッケージの場合と比べて半導体レーザ装置を大幅に小型化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２２９１８号公報
【特許文献２】特開平４−３２０３８６号公報
【特許文献３】特開２００５−３５４０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非気密性のフレームパッケージの場合、半導体レーザ素子の出射端面が露出しているため、出射端面の劣化が生じやすいという問題がある。特に、青紫色光の半導体レーザ素子の場合、波長が短くエネルギーが高い青紫色光のレーザ光を出射するため、空気中に含まれる炭化水素等の有機系ガスが、出射光により分解されやすい。このため、有機系ガスの分解物が半導体レーザ素子の出射端面に堆積しやすく、出力の低下といった劣化が半導体レーザ素子に生じやすい。青紫色光の半導体レーザ装置だけでなく、赤外光及び赤色光のレーザ装置においても、このような問題は生じ得る。
【０００８】
本発明は、前記の問題を解決し、半導体レーザ素子の出射端面の劣化が生じにくいフレームパッケージ型の半導体レーザ装置を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明は半導体レーザ装置を、リードフレームに搭載された半導体レーザ素子の出射端面が透光性封止部材により覆われた構成とする。
【００１０】
具体的に、本発明に係る半導体レーザ装置は、第１の半導体レーザ素子と、第１の半導体レーザ素子が固定されたダイパッドを有するリードフレームと、第１の半導体レーザ素子の出射端面を覆う透光性封止部材とを備えている。
【００１１】
本発明の半導体レーザ装置は、第１の半導体レーザ素子の出射端面を覆う透光性封止部材を備えている。このため、フレームパッケージであっても、半導体素子の出射端面に空気中の有機物の光分解物が堆積することを防ぐことができる。このため、小型で且つ半導体素子の劣化が少ない半導体レーザ装置を実現できる。また、製造コストの低減も可能となる。
【００１２】
本発明の半導体レーザ装置において、透光性封止部材は、無機珪素化合物としてもよい。このような構成とすることにより、出射光の光エネルギーが大きい場合においても、透光性樹脂部材が劣化することを抑えることができる。
【００１３】
本発明の半導体レーザ装置において、透光性封止部材は、有機系充填材としてもよい。
【００１４】
本発明の半導体レーザ装置は、第１の半導体レーザ素子とリードフレームとを接続するワイヤをさらに備え、透光性封止部材は、第１の半導体素子及びワイヤを覆うようにしてもよい。このような構成とすることにより、透光性封止部材により、ワイヤの保護ができ、製造工程を簡略化できる。
【００１５】
本発明の半導体レーザ装置において、リードフレームは、ダイパッドから独立したリードを有し、透光性封止部材は、リードをダイパッドから絶縁して固定するようにしてもよい。
【００１６】
本発明の半導体レーザ装置において、第１の半導体レーザ素子は、赤外光を出射するものであっても、赤色光を出射するものであっても、青紫色光を出射するものであってもよい。また、赤外光と赤色光の２波長の光を出射するものであってもよい。
【００１７】
本発明の半導体レーザ装置において、第２の半導体レーザ素子をさらに備え、透光性封止部材は、第１の半導体レーザ素子の出射端面と第２の半導体レーザ素子の出射端面とを覆うようにしてもよい。このような構成とすることにより、異なる波長の光を用いる複数のメディアに対応する光ピックアップを小型化することが可能となる。
【００１８】
本発明の半導体レーザ装置は、透光性封止部材における光出射面を覆う透光性の平滑化部材をさらに備えていてもよい。
【００１９】
本発明に係る半導体レーザ装置の製造方法は、ダイパッドと、該ダイパッドと接続された第１のリードと、該第１のリードとタイバーにより接続された第２のリードとを有するリードフレームを準備する工程（ａ）と、ダイパッドに半導体レーザ素子を固定し、固定した半導体レーザ素子と第２のリードとをワイヤにより接続する工程（ｂ）と、半導体レーザ素子及びワイヤを覆い且つ第２のリードがダイパッドと絶縁された状態で固定されるように透光性封止部材を充填する工程（ｃ）と、工程（ｃ）よりも後に、タイバーを切断する工程（ｄ）とを備えている。
【００２０】
本発明の半導体レーザ装置の製造方法によれば、透光性封止部材によりリードの固定及びワイヤの保護ができるため、製造工程を簡略化することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る半導体レーザ装置及びその製造方法によれば、半導体レーザ素子の出射端面の劣化が生じにくいフレームパッケージ型の半導体レーザ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は一実施形態に係る半導体レーザ装置を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は一実施形態に係る半導体レーザ装置の変形例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIIｂ−IIｂ線における断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は一実施形態に係る半導体レーザ装置の変形例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIIIｂ−IIIｂ線における断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は一実施形態に係る半導体レーザ装置の変形例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のIVｂ−IVｂ線における断面図である。
【図５】図４に示す半導体レーザ装置の製造工程を工程順に示す平面図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は一実施形態に係る半導体レーザ装置の変形例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIｂ−VIｂ線における断面図である。
【図７】一実施形態に係る半導体レーザ装置の変形例を示す平面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は一実施形態に係る半導体レーザ装置の変形例を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１（ａ）及び（ｂ）は一実施形態に係る半導体レーザ装置であり、（ａ）は平面構成を示し、（ｂ）は断面構成を示している。図１に示すように、本実施形態の半導体レーザ装置は、リードフレーム１２０と、リードフレーム１２０に搭載された半導体レーザ素子１１０と、樹脂枠１３０と、透光性封止部材１４０とを備えている。
【００２４】
リードフレーム１２０は、半導体レーザ素子１１０が搭載されたダイパッド１２１と、リード１２２とを有している。リード１２２は、ダイパッド１２１と接続されたリード１２２Ａと、ダイパッド１２１から絶縁されたリード１２２Ｂとを有している。
【００２５】
半導体レーザ素子１１０は、基板の上に活性層を含む半導体層積層体が形成さた、赤外光、赤色光又は青紫色光等を出射する通常の半導体レーザ素子である。半導体レーザ素子１１０は、例えばサブマウント１１２を介してダイパッド１２１と固着されている。また、半導体レーザ素子１１０及びサブマウント１１２に設けられた電極パッドはワイヤ１５０を介してリード１２２と接続されている。
【００２６】
樹脂枠１３０は、リード１２２と反対側の端部を除いてダイパッド１２１の外縁部を囲むように形成されている。このため、半導体レーザ素子１１０は出射端面側を除いて樹脂枠１３０に囲まれている。また、樹脂枠１３０の厚さは、半導体レーザ素子１１０の厚さよりも厚くなっている。このように、半導体レーザ素子１１０を囲むように樹脂枠１３０を形成することにより、半導体レーザ素子１１０に機械的な損傷が生じるおそれを大きく低減できる。また、ワイヤ１５０が樹脂枠１３０から突出していないためワイヤ１５０を保護することもでいる。さらに、樹脂枠１３０は、リード１２２Ｂをダイパッド１２１と絶縁して固定する機能も有している。樹脂枠１３０は、ポリカーボネート樹脂又はエポキシ樹脂等とすればよい。
【００２７】
透光性封止部材１４０は、半導体レーザ素子１１０の少なくとも出射端面１１１を覆うように、樹脂枠１３０の間に充填されている。透光性封止部材１４０は、半導体レーザ素子１１０が出射する出射光の波長における透光性に優れた材質を用いればよい。例えば、青紫色光の半導体レーザ素子の場合には、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合を有する無機系材料、例えばガラス又はその他の酸化シリコン等を用いればよい。また、環状オレフィン系のポリマー又はコポリマー等の青紫色のレーザ光に対して耐性を有する有機材料、例えばエチレンとテトラシクロドデセンとのコポリマー等を用いてもよい。赤外光及び赤色光の半導体レーザ素子の場合には、青紫色光の半導体レーザ素子と同じ材料を用いればよいが、ポリシロキサン等のシリコン系の樹脂又はその他の有機系の樹脂等を用いることも可能である。
【００２８】
本実施形態の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子１１０の出射端面１１１を覆う透光性封止部材１４０を有している。このため、半導体レーザ素子１１０が完全に気密封止されていないフレームパッケージであるにもかかわらず、大気中の有機物が出射光により光分解した光分解物が出射端面１１１に推積することによる半導体レーザ素子１１０の劣化を抑えることができる。特に、透光性封止部材１４０を青紫色のレーザ光に対して耐性を有する無機材料又は有機材料等により形成すれば、青紫色光の半導体レーザ装置においても、透光性封止部材１４０の光劣化を抑えることができ、長期間安定な半導体レーザ装置を実現できる。
【００２９】
本実施形態の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子１１０の最も重要な出射端面１１１が透光性封止部材１４０により覆われている。このため、図２に示すように樹脂枠１３０が半導体レーザ素子１１０の側方を囲んでいなくてもよい。この場合には、樹脂枠１３０はリード１２２Ｂを固定するために、ダイパッド１２１とリード１２２との境界部分を覆うように形成すればよい。このようにすることにより、半導体レーザ装置をさらに小型化できるという利点が得られる。半導体レーザ素子１１０を囲むように樹脂枠１３０を形成する場合には、リードフレーム１２０を樹脂枠１３０よりも大きくする必要がある。一方、樹脂枠１３０によりリード１２２を固定するため、樹脂枠１３０のサイズをある程度以上小さくすることができない。従って、図２に示すように樹脂枠１３０が半導体レーザ素子１１０の側方を囲まない構成とすれば、半導体レーザ素子１１０の側方を囲む構成とした場合と比べて半導体レーザ装置のリードと交差する方向の幅を１０％〜２０％程度小さくすることが可能となる。
【００３０】
なお、樹脂枠１３０がワイヤ１５０を覆うようにしてもよい。このようにすれば、ワイヤ１５０を保護することができる。但し、この場合にはワイヤボンディングを行ってから樹脂枠１３０を形成する必要がある。
【００３１】
また、図３に示すように。透光性封止部材１４０が半導体レーザ素子１１０全体と、ワイヤ１５０とを覆うようにしてもよい。このようにすれば、半導体レーザ素子１１０及びワイヤの保護効果がさらに向上する。
【００３２】
さらに、図４に示すように、透光性封止部材１４０によりリード１２２を固定してもよい。この場合には、図５（ａ）に示すように、少なくともリード同士を接続するタイバー１２３を切り離す前に、ダイパッド１２１への半導体レーザ素子１１０の固着、ワイヤ１５０のボンディング等を行う。続いて、図５（ｂ）に示すように透光性封止部材１４０による封止を行う。次に、図５（ｃ）に示すように、リードフレーム１２０の切り離し及びタイバー１２３の切断を行うことにより半導体レーザ装置を形成する。
【００３３】
半導体レーザ素子１１０は、２波長レーザ素子としてもよい。例えば、図６に示すように、赤外光と赤色光とを出射する２波長レーザ素子１１３を用いれば、２波長のレーザ光を出射する半導体レーザ装置が得られる。この場合には、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤに対応したピックアップを２つの半導体レーザ装置により形成することができる。
【００３４】
また、図７に示すように、第１の半導体レーザ素子１１０Ａと第２の半導体レーザ素子１１０Ｂとを、１つのパッケージにしてもよい。この場合、第１の半導体レーザ素子１１０Ａと第２の半導体レーザ素子１１０Ｂとは、異なる波長の光を出射する半導体レーザ素子であっても、同一の波長の光を出射する半導体レーザ素子であってもよい。さらに、３つ以上の半導体レーザ素子を１つのパッケージにしてもよい。例えば、赤外光、赤色光及び青紫色光の３つの波長の半導体レーザ素子を１つのパッケージとすれば、ＣＤ、ＤＶＤ及びＢＤに対応したピックアップを１つの半導体レーザ装置により形成することができる。また、赤外光と赤色光との２波長レーザ素子と、青紫色光の半導体レーザ素子とを組み合わせてもよい。
【００３５】
図８に示すように、透光性封止部材１４０の光出射面を覆う平滑化部材１６０を設けてもよい。平滑化部材は、例えばガラス等により形成すればよい。平滑化部材１６０を設けることにより、透光性封止部材１４０だけの場合よりも半導体レーザ装置の光出射面を平滑にすることができる。また、平滑化部材１６０を、半導体レーザ素子１１０の出射端面１１１から一定の間隔をおいてリードフレーム１２０の上に固定し、続いて透光性封止部材１４０の充填を行えば、半導体レーザ素子１１０の出射端面１１１と半導体レーザ装置の光出射面との間隔を一定にすることが容易にできる。これにより、半導体レーザ装置間における特性のばらつきを小さくすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係る半導体レーザ装置及びその製造方法は、半導体レーザ素子の出射端面の劣化が生じにくいフレームパッケージ型の半導体レーザ装置を実現でき、例えば、光ディスクの読み取り及び書き込みに使用するピックアップユニット等に用いる半導体レーザ装置及びその製造方法として有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１１０      半導体レーザ素子
１１０Ａ    第１の半導体レーザ素子
１１０Ｂ    第２の半導体レーザ素子
１１１      出射端面
１１２      サブマウント
１１３      ２波長レーザ素子
１２０      リードフレーム
１２１      ダイパッド
１２２      リード
１２２Ａ    リード
１２２Ｂ    リード
１２３      タイバー
１３０      樹脂枠
１４０      透光性封止部材
１５０      ワイヤ
１６０      平滑化部材
【図１】
2011134790.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011134790.tif 000008
【図７】
2011134790.tif 000009
【図８】
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