[发明专利]半导体激光器装置

说明书

本发明涉及在光拾取器等中使用的引线框型的半导体激光器或者在引线框上包含半导体激光器芯片的安装了各种光学部件的集成单元中的散热性的改善。

当半导体激光器的温度上升时，寿命急剧变短，这是公知的。一般，温度每上升10℃，寿命减少一半。为此，在对周围温度进行考虑的同时，研究其自身的发热、散热问题是非常重要的。

现有的半导体激光器，如图1所示的那样，在金属制的管座1上安装未图示的激光器芯片，在其上通过熔接(密封)安装设有玻璃窗3a的金属帽3。

但是，由于该管座型激光器10的部件材料和安装费用较高，为了取代其，制造了所谓的引线框型激光器20。该引线框型激光器20大致由以下部分所构成：引线框6，将镀镍磷青铜薄板冲压成预定形状而形成；在应放置半导体激光器芯片2的部位上，由给半导体激光器芯片2供电的引线4和用于把引线框型激光器20整体安装在壳体(规定引线框型激光器20和物镜的相对位置的壳体)上的板状的翅片5组成；树脂封装7，注入成型以便于整体支撑该引线框6；半导体激光器芯片2，通过银浆料等固定在引线框6的预定位置上。

最近，如图3所示的那样，制造出了通过除激光器芯片外把多个光学部件装配在引线框上来谋求小型化·低廉化的集成单元。图3是分离全息元件16来进行表示的集成单元30的透视图。

半导体激光器芯片2通过子支架11、光电二极管12安装在引线框13上。而且，引线框13由树脂封装14所包封。16是全息元件，在其两面上形成光栅16a和全息照相底片16b。而且，如公知的那样，把从半导体激光器芯片2发射出并由微镜15反射的激光束分成为三条光束(实线箭头)，同时，把由未图示的光盘所反射的激光引导到形成在光电二极管12上的感光传感器中，由此，来得到跟踪信号和聚焦信号。在图3中，虽然是把全息元件16与树脂封装14分离来进行表示，但是，实际上，全息元件16被粘接在树脂封装14上，是在半导体激光器芯片2和微镜15等密封的状态下使用的。

在现有的管座型激光器10的情况下，由于管座1是金属的，热传导率良好，散热设计容易。例如，通过在支撑物镜和反射镜等的未图示的金属制的光学基座上接触安装管座型激光器10的管座1，金属制的光学基座起到散热器的作用，从管座1到光学基座的热阻(每1瓦特的温度上升)为20℃/W的程度。

在通常的CD用的光拾取器中所使用的激光器的情况下，其输出为0.1W左右，因此，温度上升为2℃左右，没有大问题。

与此相反，在引线框型的情况下，通常，由热传导率较低的树脂材料所包封，安装是通过该树脂成型部分来实现。由此，由半导体激光器芯片2产生的热传导到引线框的树脂材料中的热传导率较小，即使散热器安装在该树脂部分上，也不能希望有较大的散热效果。

因此，即使在与上述管座型激光器10的情况相同安装在金属制的光学基座上的情况下，即使引线框6以后的热阻为200℃/W左右，同样使激光器的输出为0.1W，温度也会上升20℃，则寿命恶化到1/4以下。

这样，引线框型激光器以及集成单元由热传导率较低的树脂材料所包封，向光学基座等其他部件的安装通常是通过该树脂成型部来进行安装，因此，在树脂部中热的传导恶化，即使在树脂上安装散热器，也不能具有希望的散热效果。

其中，对图3的集成单元30设定热模型，对其散热过程参照图4至图6来进行研究。图6是表示图3的集成单元30的热模型的图。该图是按1～11的编号顺序来表示从作为发热源的半导体激光器芯片2至树脂封装14的热的传导路径的模式图。

图4是横轴为热传导方向、纵轴为热传导可能量(W/m℃)的曲线图，图5是横轴为热传导方向、纵轴为散热可能量(W/s℃)的曲线图。在图4和图5中，在横轴上的1、6、8、10、11分别表示半导体激光器芯片2、子支架11、光电二极管12、引线框13、树脂封装14。在图6中，在半导体激光器芯片2与子支架11之间插入非常薄的Au膜、Sn膜等，在子支架11与光电二极管12之间以及光电二极管12与引线框13之间分别插入银浆料膜，但是，在图4和图5中，为了简化而省略了它们来表示。在图5中，各个竖条中的阴影部分表示由辐射所产生的散热，没有阴影的部分表示由自然对流所产生的散热。

如从图5所看到的那样，最大的散热是来自树脂封装14的辐射和对流所产生的部分。另一方面，若参照图4，可以看出：向该树脂封装14的热传导可能量变小。这样，即使在外部安装散热器的情况下，由于是通过该树脂封装14而安装的，则不可能有散热器的效果。