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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiter-Laservorrichtung eines
Ausführungstyps, der mit einem aus Harz gegossenen Gehäuse versehen ist, in dem ein
Laserdiodenelement (im folgenden auch als Element LD bezeichnet) untergebracht ist.
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Halbleiter-Laservorrichtungen wie etwa Laserdiodenelemente LD werden in optischen
Platten, wie etwa in Kompaktdisks, im folgenden auch als CDs bezeichnet, oder in
unterschiedlichen, mit Licht arbeitenden Instrumenten, wie etwa in Laserdruckern
eingesetzt. Als Beispiel für Halbleiter-Laservorrichtungen sind dosenförmige Gehäuse bekannt.
In Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Halbleiter-Laservorrichtung mit einer
dosenförmigen Ausgestaltung gezeigt, wobei ein Teil in ausgebrochener Darstellung
gezeigt ist. Fig. 2 zeigt eine partiell geschnittene Schnittansicht, in der ein
Ausführungsbeispiel dargestellt ist, bei dem diese Halbleiter-Laservorrichtung mit dosenförmiger
Ausgestaltung auf einem Gerät angebracht ist. Die Halbleiter-Laservorrichtung mit
dosenförmiger Ausgestaltung weist einen quadratischen oder rechteckigen, stabförmigen
Wärmesenken- bzw. Wärmeverteilungskörper 4, der von der Oberseite eines plattenförmigen Stiels
bzw. Trägers 3 nach oben vorsteht, eine zur Untermontage bzw. Zwischenmontage
dienende Schicht 2, die auch als eine Abstrahlungsplatte dient, ein Laserdiodenelement D,
das ein Laserdiodenelement-Chip 1 enthält, der auf der zur Zwischenmontage dienenden
Schicht 2 vorgesehen ist, und eine Kappe 6 auf, die an ihrer Oberseite ein Fenster 5 aus
Glas besitzt. Die Halbleiter-Laservorrichtung weist einen Aufbau auf, bei dem das
Leuchtdiodenelement LD an einer seitlichen Oberfläche (Hauptoberfläche) des
Wärmeverteilungskörpers 4 angelötet ist, wohingegen die Kappe 6 an einen Kragenabschnitt 3a des Trägers
3 angeschweißt ist, um hierdurch diejenigen Teile zu bedecken und zu schützen, die von
dem Träger 3 nach oben vorstehen. An dem Kragenabschnitt 3a ist eine zur Registrierung
bzw. Ausrichtung dienende Rille 3b ausgebildet, die bei der Montage verwendet wird. Das
Bezugszeichen 12' bezeichnet einen Leitungsanschluß. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird diese
Halbleiter-Laservorrichtung mit dosenförmiger Ausgestaltung in einem Gerät dadurch an
Ort und Stelle gebracht, daß die bei der Kappe 6 befindliche Seite der Vorrichtung in ein
stufiges Aufnahmeloch (mit Rille versehener Abschnitt) 8 eingebracht wird, das in einem
Teil des Geräts, das mit 7 bezeichnet ist, ausgebildet ist, und daß ein klebendes Verbinden
oder ein Kontaktverbinden des Kragenabschnitts 3a des Trägers 3 an dem stufigen
Abschnitt durchgeführt wird. Laserlicht 9 wird durch das aus Glas bestehende Fenster in der
durch einen Pfeil angegebenen Richtung projiziert bzw. ausgesandt. Bei dieser mit
dosenförmiger Ausgestaltung versehenen Art einer Halbleiter-Laservorrichtung muß der Punkt,
bei dem das Laserlicht ausgesandt wird, bei einer festgelegten Position gehalten werden.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, wird der Laserdiodenelement-Chip 1 daher so
eingestellt, daß er an der Schnittstelle 10 zwischen einer Ebene, die durch die Mitten des
kreisförmigen Trägers 3 und das aus Glas bestehende Fenster 5 hindurchgeht (diese beiden
Teile sind konzentrische Elemente) und rechtwinklig zu der Hauptoberfläche des
Wärmeverteilungskörpers 4 (Ebene der Achse X) verläuft, und einer Ebene positioniert ist, die
durch die Mitten des kreisförmigen Trägers 3 und das aus Glas bestehende Fenster 5
hindurchgeht sowie rechtwinklig zu der zuvor genannten Ebene (Ebene der Achse Y) bei
einer Betrachtung von der Oberseite her in einer Draufsicht, verläuft, wobei die Positionen
der Zwischenmontageschicht bzw. Zwischenlageschicht 2 und dem
Wärmeverteilungskörper 4 relativ zu der Position des Laserdiodenelement-Chips 1 bestimmt sind. Wenn das
Element in das Gerät eingebaut werden soll, werden die äußere Peripherie und die
oberseitige Oberfläche des Kragenabschnitts 3a des Trägers 3 auf dem rillenförmigen Abschnitt
8 montiert, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, und werden dann mittels Klebmittel verbunden
oder kontaktgebondet, um hierdurch das Bauelement zu befestigen. Die Form der
Halbleiter-Laservorrichtung, die den Kragenabschnitt 3a aufweist, stimmt in der Praxis mit
gewissen Anforderungen (Standards) überein, da Änderungen in der Gestaltung oder den
Teilen des Geräts vermieden werden müssen. Der außenseitige Durchmesser des
Kragenabschnitts 3a des Trägers 3 beträgt 5,6 mm bei den derzeitig mit größten Stückzahlen in
Massenproduktion hergestellten Halbleiter-Laservorrichtungen für Kompaktdisks mit einer
geringen Ausgangsleistung von 3 bis 5 mW, wohingegen dieser Außendurchmesser bei
anderen, für hohe Ausgangsleistung ausgelegten Halbleiterlasern bei 9 mm liegt.
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Ein starkes Bedürfnis besteht hinsichtlich Halbleiter-Laservorrichtungen, die sich durch
geringe Kosten auszeichnen. In den letzten Jahren wurden Halbleiter-Laservorrichtungen
des Harzgußtyps bzw. harzvergossenen Typs entwickelt, deren Herstellungskosten geringer
sind und deren Freiheitsgrad hinsichtlich der Formgebung höher ist als bei den Halbleiter-
Laservorrichtungen mit dosenförmiger Ausgestaltung. Fig. 5 zeigt eine perspektivische
Ansicht, in der die Gestalt einer Halbleiter-Laservorrichtung des harzvergossenen Typs
gezeigt ist. Diese Halbleiter-Laservorrichtung der harzvergossenen Ausführung weist ein
Laserdiodenelement-Chip 1 auf, das an der Oberseite eines breiten Endabschnitts eines
Leiterrahmens bzw. eines Stanzgitters 12 über eine Zwischenmontageschicht 2 angebracht
ist, wobei die Umgehungsbereiche des vorderen Endes des Stanzgitters einschließlich des
Laserdiodenelement-Chips 1 mit einem versiegelten Harzelement (Harzgußmasse) 11, wie
etwa durch ein transparentes Epoxidharz, vergossen sind. Das zur Abdichtung dienende
Harzelement 11 besitzt eine zylindrische Gestalt, die einen Kragenabschnitt 11a aufweist,
der dem Kragenabschitt 3a des Trägers 3 der dosenförmig ausgestalteten Vorrichtung
entspricht. Mit dem Bezugszeichen 13 ist ein aus Gold bestehender Draht bezeichnet. Die
Halbleiter-Laservorrichtung des harzvergossenen Typs ist als eine Leuchteinrichtung
bekannt, die eine niedrige optische Dichte je Flächeneinheit aufweist, wie zum Beispiel bei
einer Leuchtdiode LED. Eine solche Halbleiter-Laservorrichtung des harzvergossenen
Typs, die den Kragenabschnitt 11a aufweist, kann an einem Gerät mit Hilfe des gleichen
Ablaufs wie bei einer Halbleiter-Laservorrichtung mit dosenförmiger Ausgestaltung einfach
angebracht werden, und besitzt weiterhin den Vorteil, daß es sich durch niedrige
Herstellungskosten aufzeichnet, da sie als gegossene Ausführung vorliegt.
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Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittansicht, in der der Aufbau des Laserdiodenelement-
Chips 1 dargestellt ist, der bei der Halbleiter-Laservorrichtung des vorstehend erläuterten,
gegossenen Typs benutzt wird. Der Laserdiodenelement-Chip 1 weist eine doppelte
Heterostruktur (DH) auf, die eine Beschichtungsschicht 15 des Leitungstyps n aus AlGaAs,
eine aktive Schicht 16 aus GaAs, eine Beschichtungsschicht 17 des Leitungstyps p und eine
Kappenschicht 18 des Leitungstyps p enthält, die in dieser Reihenfolge auf einem Substrat
des Leitungstyps n aus GaAs laminlert sind, und enthält weiterhin eine Elektrode 19 auf
der Oberflächenseite des geschlossenen Endes der Kappenschicht des Leitungstyps p, und
ferner eine rückseitige Elektrode 20 auf der Rückseite des Substrats 14 aus GaAs. In Fig.
7 ist eine Schnittansicht dargestellt, die entlang der in Fig. 6 gezeigten Linie A-A des
Laserdiodenelement-Chips 1 geschnitten ist, wobei die gleichen Bezugzeichen für diejenigen
Abschnitte, die in beiden Zeichnungen gleich sind, benutzt sind. In dem
Laserdiodenelement-Chip 1 ist auf einer zur Lichtaussendung dienenden Endfläche 21, aus der das
Laserlicht 5 austritt, eine Schicht 22 zur Verhinderung einer Beschädigung bzw. Zerstörung der
Endfläche (passivierender Film 22), zum Beispiel aus Silikon ausgebildet, die einen
geringen Absorptionskoeffizienten für Licht in dem Wellenlängenband des Laserlichts 9 und
eine hohe thermische Stabilität besitzt. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, zu verhindern,
daß sich die Eigenschaften des zur Abdichtung dienenden Harzelements 11, das den
Laserdiodenelement-Chip 1 abdichtet, aufgrund einer optischen Beschädigung verschlechtern.
Anders ausgedrückt, wird die optische Dichte des Laserlichts 9 in dem zur Abdichtung
dienenden Harzelements 11 verringert, wenn die eine Zerstörung der Endfläche
verhindernde Schicht 22, die gegenüber dem Laserlicht 9 beständig ist, zwischen der das Licht
emittierenden Endfläche 21 und dem zur Abdichtung dienenden Harzelement 11 eingefügt
ist, wodurch eine mögliche Beschädigung des zur Abdichtung dienenden Harzelements 11,
das zum Beispiel aus Epoxidharz besteht, durch das Laserlicht 9 verhindert wird.
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Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf die Halbleiter-Laservorrichtung des harzgegossenen Typs,
die in Fig. 5 dargestellt ist. Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer in Fig. 8
gezeigten Linie A-A geschnitten ist. Der Laserdiodenelement-Chip 1 in der
Halbleiter-Laservorrichtung des harzgegossenen Typs ist an der Schnittstelle 10 zwischen der Achse X und
der Achse Y positioniert, die die Mitte des zur Abdichtung dienenden Harzelements 11
darstellt, wie es auch bei dem dosenförmigen Bauelement der Fall ist. Folglich befindet sich
der zentrale Punkt 23 in der Richtung der Dicke des breiten Abschnitts des Stanzgitters 12,
der den Laserdiodenelement-Chip 1 trägt, entfernt von der Position des
Laserdiodenelement-Chips 1 (der Mitte des zur Abdichtung dienenden Harzelements 11) in der
Richtung -Y, wobei die Größe der Entfernung der Summe aus der Dicke der
Zwischenmontageschicht 2 und der Hälfte der Dicke des Stanzgitters 12 entspricht (Versatzgröße bzw.
Offset-Strecke ΔXoff).
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Bei einer Halbleiter-Laservorrichtung mit dem vorstehend erläuterten Aufbau treten jedoch
die beiden nachfolgend angegebenen, größeren Probleme auf:
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(1) Die Position des Punktes, bei dem die Lichtemission stattfindet, verändert sich in
Abhängigkeit von Temperaturerhöhungen des um den Laserdiodenelement-Chip 1 herum
befindlichen Harzes aufgrund eines dort fließenden Stroms, oder ändert sich aufgrund von
Änderungen der Umgebungstemperatur.
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(2) Es tritt eine Abschälung zwischen dem zur Abdichtung dienenden Harzelement 11 und
der eine Beschädigung bzw. Zerstörung der Endfläche verhindernden Schicht 22 auf, was
dazu führt, daß sich die optischen Abstrahlungseigenschaften verschlechtern. Die optischen
Abstrahlungseigenschaften lassen sich konkret in Form eines von der Ferne gesehenen
Gesichtsfeldmusters oder eines Fernfeldmusters ausdrücken (das Fernfeldmuster wird im
folgenden auch als FFP oder FFM bezeichnet).
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Fig. 10 zeigt eine graphische Darstellung, in der die Beziehung zwischen der Größe des
in der Richtung X vorliegenden Versatzes des Punkts der Lichtemission und der Zeitdauer
gezeigt ist, die bis zu der Wirkung bzw. Auswirkung der Einschaltung oder der
Ausschaltung des Lichts verstreicht. In der Zeichnung repräsentiert eine gestrichelt dargestellte
Linie die Daten, die hinsichtlich der zylindrischen Halbleiter-Laservorrichtung des
harzgegossenen Typs, wie sie in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist, erhalten werden, wohingegen
eine durchgezogene Linie die Daten bei einer flachen Halbleiter-Laservorrichtung des
harzgegossenen Typs, das im weiteren Text erläutert wird, repräsentiert. Wenn die
Halbleiter-Lasereinrichtung mit zylindrischem aus Harz bestehenden Gußkörper, die in
Fig. 8 und 9 dargestellt ist, gemäß Fig. 10 mit einem Betriebsstrom von 50 mA bei
Raumtemperatur aktiviert wurde, wurde eine erhebliche Bewegung in der Richtung X des
Punkts der Lichtaussendung beobachtet. Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, war der Punkt der
Lichtaussendung nach dem Einschalten des Laser um 0,5 µm in der Richtung X verlagert
(bezüglich der Richtung der Achse X wird die Seite, die dem Laserdiodenchip 1
entspricht, mit +X bezeichnet, und die Seite, die dem Leiterrahmen bzw. Stanzgitter 12
entspricht, mit -X bezeichnet), das heißt in Richtung zu der Seite des Leiterrahmens 12 bei
bzw. nach ungefähr 2 Minuten verschoben; wohingegen der Punkt der Lichtaussendung
dann, nachdem der Laser abgeschaltet worden war, in ungefähr 2 Minuten zu der Mitte
(Schnittstelle) 10 zurückgebracht wurde, bei der sich der Punkt der Lichtaussendung
befand, bevor das Licht eingeschaltet wurde. Wenn diese Halbleiterlasereinrichtung in
einen optischen Aufnehmer für eine CD integriert wurde, geriet die Wirkung bzw.
Funktion der CD-Einrichtung unmittelbar nach dem Einschalten der Halbleiterlasereinrichtung
in Unordnung, oder gerät auch zum Zeitpunkt des Auftretens von Änderungen der
Umgebungstemperatur in Unordnung. Es wurde gefunden, daß die Verschiebung hinsichtlich der
Position des Punkts der Lichtaussendung von der positionsmäßigen Bewegung des
Leiterrahmens 12 in der Richtung -X herrührt, die wiederum durch die thermische Expansion
des zur Abdichtung verwendeten Harzmaterials aufgrund der Wärmeerzeugung beruht, die
während des Betriebs des Laserdiodenchips 1 auftritt oder auch mit Änderungen der
Umgebungstemperatur zusammenhängt. Der hauptsächliche Grund für diese
positionsmäßige Bewegung besteht darin, daß, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, der
Leiterrahmen 12, an dem der Laserdiodenchip 1 angebracht ist, einen Versatz (ΔXoff) 24 gegenüber
der Mitte des abdichtenden Harzelements 11 aufweist.
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Eine der Methoden zur Verhinderung der Verlagerung des Punkts der Lichtaussendung,
die in der EP-A-0 568 830 offenbart ist, besteht darin, einen Teil 12a des Leiterrahmens
12, der einen Laserdiodenchip 1 trägt, gegenüber der Außenseite freizulegen, und von dem
abdichtenden Harzelement 11 zu befreien und diesen freigelegten Abschnitt zu befestigen,
wie es in Fig. 11 gezeigt ist. Bei dieser Methode ist der freigelegte Abschnitt 12a des
Leiterrahmens 12 selbst dann unbeweglich gehalten, wenn sich das Harzmaterial thermisch
ausdehnt. Folglich erfährt der Laserdiodenchip 1, der auf dem Leiterrahmen getragen ist,
nur eine geringe Verlagerung, so daß es möglich ist, eine Bewegung der Position des
Punkts der Lichtaussendung zu verhindern. Das vorstehend angegebene Problem
hinsichtlich der Abschälung des Harzes (Problem 2), das dem Problem (1) untergeordnet ist, kann
in der Praxis dadurch gelöst werden, daß das abdichtende Harzelement 11 als dünne flache
Platte gegossen wird, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Fig. 11 zeigt eine schematische
perspektivische Ansicht, in der die Erscheinungsform einer Halbleiterlasereinrichtung mit
gegossenem Harzgußkörper dargestellt ist, die in einer flachen Form gegossen ist, wobei
ein Teil des Leiterrahmens freigelegt ist. Bei diesem flachen Bauelement ist das Volumen
des Harzmaterials, das die Umgebung der eine Zerstörung der Endfläche verhindernden
Schicht 22 (Fig. 7) abdeckt und abdichtet, klein ausgelegt, und es ist die Dicke der
Harzschicht des abdichtenden Harzelements um das Laserdiodenelement D herum
vergleichmäßigt. Folglich ist die Größe einer durch eine thermische Deformation des Harzes
hervorgerufenen Verlagerung verringert, so daß der Abschäleffekt unterdrückt ist. Es
wurden Proben versuchsweise hergestellt, bei denen die eine Zerstörung der Endfläche
verhindernde Schicht 22 gummiförmiges Organosilizium-Harz bzw. Organosilikon-Harz
enthielt, das hauptsächlich aus Dimethylsiloxan bestand, und bei denen der Harzgußkörper
ein zylindrischer Harzgußkörper, wie er in Fig. 1 gezeigt ist (Probe Nr. 1) oder ein
dünner flacher Harzgußkörper mit einem teilweise freigelegten Leiterrahmen war, wie er
in Fig. 11 gezeigt ist (Probe Nr. 2). Diese Proben wurden einem Wärmezyklustest
unterzogen, und es wurden die elektrischen und optischen Eigenschaften dieser Elemente bei
gewissen Zyklen untersucht. Die Bedingungen hinsichtlich des Wärmezyklustests enthielten
Zyklen, die jeweils das Aufheizen der Probe für 30 Minuten bei 85ºC, das Abkühlen der
Probe für 30 Minuten auf -40ºC, und das anschließende Rückführen der Probe zu einer
endothermischen Reaktion bei 85ºC enthielten.
Tabelle 1
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Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, traten bei der zylindrischen Probe (Nr. 1) Defekte bei
dem Fernfeldmuster während des Tests auf, wohingegen bei der dünnen flachen Probe
(Nr. 2) nur wenige Fehler auftraten. Diese Fehler hinsichtlich des Fernfeldmusters werden
dem Abschälen an der Grenzfläche zwischen der eine Zerstörung der Endfläche
verhindernden Schicht 22 und dem zur Abdichtung dienenden Harzelement 11 zugeschrieben.
Folglich kann das Abschälen des Harzes dadurch verhindert werden, daß das zur
Abdichtung dienende Harzelement 11 in Form eines dünnen flachen Harzkörpers ausgebildet
wird.
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Bei einer Halbleiterlasereinrichtung, die ein dünnes, flaches, zur Abdichtung dienendes
Harzelement aufweist, bei dem ein Teil des Leiterrahmens freigelegt ist, wie es in Fig. 11
gezeigt ist, stellt sich allerdings das nachstehend angegebene Problem:
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Die Halbleiterlasereinrichtung, die ein zylindrisches, zur Abdichtung dienendes
Harzelement aufweist, ist mit einem kreisförmigen Kragenabschnitt umgeben und kann somit an
einem Instrument dadurch angebracht werden, daß es in ein Aufnahmeloch eingepaßt wird,
wie es auch bei dem dosenförmigen Element der Fall ist. Das dünne, flach ausgebildete,
zur Abdichtung dienende Harzelement weist auf der anderen Seite keinen solchen
kreisförmigen Kragenabschnitt auf und kann somit nicht in einem Aufnahmeloch montiert werden,
was einen Unterschied zum herkömmlichen Typ darstellt.
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Im Hinblick auf das vorstehend erläuterte Problem liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine Halbleiter-Laservorrichtung des harzgegossenen Typs zu schaffen,
die in ähnlicher Weise wie eine herkömmliche, dosenförmige Vorrichtung angebracht
werden kann, bei der jedoch weder eine Verschiebung des Punkts der Lichtaussendung
noch ein Abschälen des Harzes auftreten.
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Damit diese Zielvorgabe erreicht wird, besteht die erste Vorrichtung, die durch die
vorliegende Erfindung geschaffen wird, in einer Halbleiter-Laservorrichtung, die einen
Laserdiodenchip, der an einem breiten Abschnitt eines Leiterrahmens über eine
Zwischenmontageschicht befestigt ist, ein abdichtendes Harzelement, bei dem der Laserdiodenchip
mit einem transparenten Harz vergossen ist, und ein Paar von freiliegenden Teilabschnitten
des Leiterrahmens enthält, die sich auf den beiden Seiten des Leiterrahmens erstrecken und
von dem abdichtenden Harzelement nach außen vorstehen, wobei die freiliegenden
Teilabschnitte jeweils einen gekrümmten Abschnitt besitzen, der in einen hypothetischen Kreis
eingeschrieben ist, dessen Mittelpunkt bei dem Punkt der Lichtaussendung bezüglich des
Laserdiodenchips liegt. Die zweite Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht
darin, daß die Halbleiter-Laservorrichtung, bei der eine ringförmige Montagehilfe, die in
einem hypothetischen Kreis eingeschrieben ist, dessen Mittelpunkt bei dem Punkt der
Lichtaussendung an dem Laserdiodenchip liegt, an den freiliegenden Teilabschnitten
befestigt ist. Diese ringförmige Montagehilfe kann in der Form einer geschlossenen
Schleife oder einer offenen Schleife vorliegen.
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Gemäß der ersten Vorrichtung weisen die freigelegten bzw. freiliegenden Teilabschnitte
für Befestigungszwecke jeweils einen bogenförmigen, das heißt gekrümmten Abschnitt auf.
In gleichartiger Weise wie eine dosenförmig ausgestaltete Halbleiter-Laservorrichtung kann
das Bauelement somit an einem Instrument montiert und angebracht werden, indem die
bogenförmig gekrümmten Teilabschnitte in das Aufnahmeloch des Instruments eingepaßt
werden. Ferner wird dann, wenn die bogenförmigen Teilabschnitte positioniert werden,
der Punkt der Lichtaussendung an dem Chip automatisch festgelegt, wodurch bei der
Vorrichtung keine Probleme hinsichtlich der Verschiebung des Punkts der Lichtaussendung
und des Abschälens des Harzes auftreten. Ferner weist der gekrümmte Abschnitt eine
gewisse Elastizität (Federeigenschaften) auf und führt zu einem Druckkontakt mit der
inneren Oberfläche des Aufnahmelochs. Folglich kann das Anbringen des Bauelements in
dem Instrument erleichtert werden.
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Gemäß der zweiten Vorrichtung ist die ringförmige Montagehilfe an den freiliegenden
Teilabschnitten befestigt. Somit zeigen sich die gleichen Wirkungen wie bei der ersten
Einrichtung. Insbesondere kann eine Elastizität (Federeigenschaften) der Hilfe selbst dann
verliehen werden, wenn eine ringförmige Montagehilfe in der Form einer offenen Schleife
benutzt wird, wodurch die Montage des Bauelements noch einfacher wird.
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Die vorstehend genannten und weitere Aufgaben, Effekte, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch klarer ersichtlich.
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Fig. 1 zeigt eine teilweise ausgeschnittene, perspektivische Ansicht, in der ein
Halbleiter-Laserelement des herkömmlichen, dosenförmigen Typs dargestellt ist;
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Fig. 2 zeigt einen wesentlichen Abschnitt einer Schnittansicht, in der ein
Ausführungsbeispiel dargestellt ist, bei dem das in Fig. 1 gezeigte
Halbleiter-Laserelement des dosenförmigen Typs an einem optischen Instrument angebracht ist;
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Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf das Halbleiterlaserelement mit dosenförmiger
Ausgestaltung, das in Fig. 1 dargestellt ist;
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Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer in Fig. 3 gezeigten Linie A-A
geschnitten ist;
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Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht, in der eine herkömmliche
Halbleiter-Laservorrichtung des harzgegossenen Typs dargestellt ist;
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Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau eines Laserdiodenchips
zeigt, das bei einem herkömmlichen Halbleiterlaser des harzgegossenen Typs
benutzt wird;
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Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer in Fig. 6 gezeigten Linie A-A
geschnitten ist;
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Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf die Halbleiter-Laservorrichtung des harzgegossenen
Typs, die in Fig. 5 gezeigt ist;
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Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer in Fig. 8 gezeigten Linie A-A
geschnitten ist;
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Fig. 10 zeigt eine graphische Darstellung, in der die Beziehung zwischen der Größe
der Verlagerung des Punkts der Lichtaussendung in der Richtung X, die in
Fig. 8 dargestellt ist, und der Zeitdauer gezeigt ist, die verstreicht, bis die
Wirkung der Einschaltung oder Ausschaltung des Lichts eintritt;
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Fig. 11 zeigt eine perspektivische Ansicht, in der eine Halbleiter-Laservorrichtung mit
flachem Harzgußkörper dargestellt ist;
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Fig. 12 zeigt eine Draufsicht, in der eine Halbleiter-Laservorrichtung des
harzgegossenen Typs dargestellt ist, die für das Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden
Erfindung relevant ist;
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Fig. 13 zeigt eine Vorderansicht, in der die Halbleiter-Laservorrichtung gemäß dem
Ausführungsbeispiel 1 dargestellt ist;
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Fig. 14 zeigt eine perspektivische Ansicht, in der die Halbleiter-Laservorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 dargestellt ist;
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Fig. 15 zeigt eine Draufsicht, in der eine Halbleiter-Laservorrichtung des
harzgegossenen Typs dargestellt ist, die für ein Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden
Erfindung relevant ist;
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Fig. 16 zeigt eine Vorderansicht, in der die Halbleiter-Laservorrichtung gemäß dem
Ausführungsbeispiel 2 dargestellt ist;
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Fig. 17 zeigt eine perspektivische Ansicht, in der die Halbleiter-Laservorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 dargestellt ist;
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Fig. 18 zeigt eine Längsschnittansicht eines Zustands, bei dem die
Halbleiter-Laservorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 an einer zylindrischen
Laserführung für einen optischen Aufnehmer für eine CD montiert ist;
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Fig. 19 zeigt eine Seitenansicht, in der ein Zustand dargestellt ist, bei dem die
Halbleiter-Laservorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 1 an einer zylindrischen
Laserführung für einen optischen Aufnehmer für eine CD angebracht ist;
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Fig. 20 zeigt eine Längsschnittansicht, in der ein Zustand dargestellt ist, bei dem die
Halbleiter-Laservorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 an einer
zylindrischen Laserführung für einen optischen Aufnehmer für eine CD montiert ist;
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Fig. 21 zeigt eine Seitenansicht, in der ein Zustand gezeigt ist, bei dem die Halbleiter-
Laservorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 an einer zylindrischen
Laserführung für einen optischen Aufnehmer für eine CD angebracht ist;
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Fig. 22 zeigt eine Längsschnittansicht, in der ein Zustand gezeigt ist, bei dem eine
Halbleiter-Laservorrichtung des herkömmlichen, dosenförmigen Typs an einer
zylindrischen Laserführung für einen optischen Aufnehmer für eine CD
montiert ist; und
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Fig. 23 zeigt eine Seitenansicht, in der ein Zustand dargestellt ist, bei dem eine
Halbleiter-Laservorrichtung des herkömmlichen dosenförmigen Typs an einer
zylindrischen Laserführung für einen optischen Aufnehmer für eine CD angebracht
ist.
Ausführungsbeispiel 1
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Fig. 12 zeigt eine Draufsicht, in der eine Halbleiter-Laservorrichtung des harzgegossenen
Typs dargestellt ist, die für ein Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung relevant
ist. In Fig. 13 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung gezeigt, während in Fig. 14 eine
perspektivische Ansicht der Vorrichtung dargestellt ist. Eine Halbleiter-Laservorrichtung
30 des harzgegossenen Typs gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist Leiterrahmen (bzw.
Stanzgitter) 31, 32 und 33, einen Laserdiodenchip 1, der an einem breiten Endabschnitt
32a des Leiterrahmens 32 über eine Unterlagenschicht 2 befestigt ist und der eine eine
Zerstörung der Endfläche verhindernde Schicht (nicht gezeigt) aufweist, und ein flach
ausgebildetes, zur Abdichtung dienendes Harzelement 35 auf, das zum Vergießen der
Umgebungsbereiche der vorderen Endabschnitte der Leiterrahmen 31, 32 und 33 mittels
eines transparenten Epoxidharzes oder dergleichen dient. Der Leiterrahmen 32 weist
vorstehende Stück- bzw. Teilabschnitte 36 und 37 auf, die wie Arme in der nach rechts
und links weisenden Richtung von den Seiten des breiten Endabschnitts 32a vorstehen. Die
vorstehenden Teilabschnitte 36 und 37 weisen gegossene Regionen 36a und 37a auf, die
mit dem flach ausgebildeten, zur Abdichtung dienenden Harzelement 35 vergossen sind,
und enthalten weiterhin freiliegende Stückabschnitte 36b und 37b, die von dem zur
Abdichtung dienenden Harzelement 35 nach außen vorstehen und außenseitig freigelegt
sind. Einer der freiliegenden Teilabschnitte 36b weist einen gebogenen bzw. gekrümmten
Teilabschnitt 36c auf, der derart gebogen ist, daß sich seine äußere Oberfläche im
Uhrzeigersinn gemäß Fig. 12 entlang eines hypothetischen Kreises erstreckt, der mit dem Radius
R um den Punkt der Lichtaussendung C an dem Laserdiodenchip 1 gezogen ist. In dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Winkel, der durch den gebogenen Teilabschnitt
36c gebildet wird, bei ungefähr 90ºC. Der andere freiliegende Teilabschnitt 37b weist
einen bogenförmigen Teilabschnitt 37c auf, der derart gebogen ist, daß seine äußere
Oberfläche im Uhrzeigersinn gemäß Fig. 12 entlang eines hypothetischen Kreises verläuft,
der um den Punkt C der Lichtaussendung an dem Laserdiodenchip 1 mit dem Radius R
gezogen ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt der Winkel, der durch den
bogenförmigen Teilabschnitt 37c gebildet wird, bei ungefähr 90ºC.
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Wie vorstehend angegeben, sind die freiliegenden Teilabschnitte 36b und 37b, die als
Fixierstücke dienen, nicht durchgehend geradlinig ausgebildet, sondern weisen gebogene
Teilabschnitte 36c und 37c auf, die entlang des hypothetischen Kreises geführt sind, der
um den Punkt C der Lichtaussendung mit dem Radius R gezogen ist. In den Fig. 12, 13
und 14 sind keine Golddrähte gezeigt.
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Eine solche Halbleiter-Laservorrichtung des harzgegossenen Typs, die die bogenförmigen,
in dem hypothetischen Kreis eingeschriebenen Teilabschnitte 36c und 37c aufweist, kann
in ein stufiges Aufnahmeloch eines Instruments eingepaßt und dort an Ort und Stelle
festgelegt werden, in gleichartiger Weise wie die Montage (Unterbringung) einer
Halbleiter-Laservorrichtung des dosenförmigen Typs. Die Festlegung der bogenförmigen
Teilabschnitte 36c und 37c bedeutet hierbei gleichzeitig auch die Festlegung des Punkts C der
Lichtaussendung des Laserdiodenchips 1 an dem breiten Endabschnitt 32a des
Leiterrahmens. Folglich treten weder eine Verschiebung hinsichtlich des Punkts C der
Lichtaussendung noch ein Abschälen des Harzes auf. Die bogenförmigen Teilabschnitte 36c und 37c
enthalten ferner eine gewissen Elastizität (Federverhalten) und drücken sich selbst gegen
die innere Oberfläche eines stufigen Aufnahmelochs, wenn sie in dieses eingeführt sind.
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Folglich kann die Vorrichtung noch leichter montiert werden. Der Radius R des
hypothetischen Kreises um den Punkt C der Lichtaussendung als Mitte kann auf der Grundlage
der Größe des Aufnahmelochs festgelegt werden, kann aber auch mit dem äußeren
Durchmesser des kragenförmigen Abschnitts des Stiels des dosenförmigen Elements zur
Übereinstimmung gebracht werden.
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Die Fig. 18 und 19 zeigen jeweils die Halbleiter-Laservorrichtung 30 bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel, das an einer zylindrischen Laserführung 28 für einen optischen
Aufnehmer für eine CD montiert ist. Die bogenförmigen Teilabschnitte 36c und 37c sind
in ein stufiges Aufnahmeloch 8 eingepaßt.
Ausführungsbeispiel 2
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Fig. 15 zeigt eine Draufsicht, in der eine Halbleiter-Laservorrichtung des harzgegossenen
Typs dargestellt ist, die für das Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Effindung relevant
ist. In Fig. 16 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung dargestellt, während Fig. 17 eine
perspektivische Ansicht der Vorrichtung zeigt. Eine Halbleiter-Laservorrichtung 40 des
harzgegossenen Typs gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist in Übereinstimmung mit
dem Ausführungsbeispiel 1 Leiterrahmen 31, 32, 33, einen Laserdiodenchip 1, der an
einem breiten Endabschnitt 32a des Leiterrahmens 32 über eine Unterlagenschicht 2
befestigt ist und der eine zur Verhinderung der Zerstörung der Endfläche dienende Schicht
(nicht gezeigt) aufweist, und ein zur Abdichtung dienendes, flach ausgebildetes
Harzelement 35 zum Umgießen der Umgebungsbereiche der vorderen Endabschnitte der
Leiterrahmen 31, 32 und 33 mit einem transparenten Epoxidharz oder dergleichen auf. Der
Leiterrahmen 32 weist vorstehende Teilabschnitte 46 und 47 auf, die in den nach rechts
und links weisenden Richtung wie Arme von den Seiten des breiten Endabschnitts 32a
vorstehen. Die vorstehenden Teilabschnitte 46 und 47 weisen gegossene Regionen bzw.
Gießregionen 36a und 37a, die mit dem flach ausgebildeten, zur Abdichtung dienenden
Harzelement 35 vergossen sind, und freiliegende Teilabschnitte 36b und 37b auf, die von
dem zur Abdichtung dienenden Harzelement 35 vorstehen und gegenüber der Außenseite
freiliegen. Der Aufbau der bislang beschriebenen Vorrichtung ist der gleiche wie derjenige
bei einer herkömmlichen Halbleiter-Laservorrichtung des flachen, harzgegossenen Typs.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind jedoch die vorderen Enden der
freiliegenden Teilabschnitte 36b und 37b in nicht abnehmbarer Weise in Montagerillen 48a und 48b
einer ringförmigen Montagehilfe (Adapter) 48 eingepaßt, wobei die äußere
Umfangsoberfläche der ringförmigen Montagehilfe 48 in einen hypothetischen Kreis eingeschrieben ist,
der um den Punkt C der Lichtaussendung mit dem Radius R gezogen ist. Die nicht
abnehmbare Paßverbindung zwischen den Montagerillen 48a und 48b der ringförmigen
Montagehilfe 48 und der vorderen Enden der freiliegenden Teilabschnitt 36b und 37b wird
unter Einsatz eines Klebmittels oder durch Verstemmen erreicht. In der äußeren
Umfangsoberfläche der ringförmigen Montagehilfe 48 ist eine zur Registrierung bzw. Ausrichtung
dienende Rille 48c ausgebildet, die zum Zeitpunkt der Verpackung bzw. des
Zusammenbaus zum Einsatz kommt. Das Material für die ringförmige Montagehilfe 48 ist
vorzugsweise ein Material, das den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie das für
den Leiterrahmen verwendete Material besitzt. In den Fig. 15, 16 und 17 sind keine
Golddrähte dargestellt.
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Wie vorstehend beschrieben, kann die ringförmige Montagehilfe 48, das heißt ein von dem
Leiterrahmen 32 getrenntes Element, in das stufige Aufnahmeloch des Instruments
eingepaßt werden, so daß die Halbleiter-Laservorrichtung 40 des harzgegossenen Typs montiert
werden kann, wodurch die gleichen Effekte wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 erzielt
werden. Es erübrigt sich, darauf hinzuweisen, daß auch eine ringförmige Montagehilfe 48
in der Form einer offenen Schleife benutzt werden kann. Der Einsatz einer solchen Hilfe
mit offener Schleife kann der Hilfe selbst eine Elastizität (Federverhalten) verleihen,
wodurch die Montage der Vorrichtung erleichtert ist. Der Radius R des hypothetischen
Kreises kann in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 auf der Grundlage der
Größe des Aufnahmelochs festgelegt werden, kann aber auch so bestimmt werden, daß er
an den äußeren Durchmesser des Kragenabschnitts des Stiels der dosenförmigen
Vorrichtung angepaßt ist bzw. mit dieser übereinstimmt.
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In den Fig. 20 und 21 ist die Halbleiter-Laservorrichtung 40 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel jeweils bei ihrer Montage an einer zylindrischen Laserführung 28 für
einen optischen Aufnehmer für eine CD dargestellt. Die ringförmige Montagehilfe 48 ist
in ein stufenförmiges Aufnahmeloch 8 eingepaßt. Die Fig. 22 und 23 zeigen jeweils eine
Halbleiter-Laservorrichtung des herkömmlichen dosenförmigen Typs, die an einer
zylindrischen Laserführung 28 für einen optischen Aufnehmer für eine CD montiert ist.
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Wie vorstehend beschrieben, ist das erste Mittel gemäß der vorliegenden Erfindung somit
dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von freiliegenden Teil- bzw. Stückabschnitten, die
sich auf den beiden Seiten des Leiterrahmens erstrecken und von dem zur Abdichtung
diendenen Harzelement nach außen vorstehen, nicht geradlinig enden, sondern die
gebogenen Stückeabschnitte integral aufweisen, die in dem hypothetischen Kreis eingeschrieben
sind, der den Punkt der Lichtaussendung als seinen Mittelpunkt aufweist. Das zweite
Mittel gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige
Montagehilfe, die in den hypothetischen Kreis mit dem Punkt der Lichtaussendung als
dessen Mittelpunkt eingeschrieben ist, und die als separates Element ausgebildet sind, an
den freiliegenden Stückeabschnitten befestigt sind. Folglich zeigt die Vorrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung die folgenden Effekte:
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Die freiliegenden Stückeabschnitte dienen zu Befestigungszwecken und weisen jeweils den
bogenförmigen Stückeabschnitt oder die ringförmige Montagehilfe auf. Folglich kann die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in gleichartiger Weise wie die Halbleiter-
Laservorrichtung gemäß dem dosenförmigen Typ an einem Instrument montiert und
befestigt werden, indem die gebogenen Stückeabschnitte oder die ringförmige Montagehilfe
in das Aufnahmeloch des Instruments eingepaßt wird. Weiterhin wird der Punkt der
Lichtaussendung an dem Chip bei der Positionierung der gebogenen Stückeabschnitte oder
der ringförmigen Montagehilfe automatisch festgelegt, wodurch bei der Vorrichtung die
Probleme hinsichtlich der Verschiebung des Punkts der Lichtaussendung und der
Abschälung des Harzes beseitigt sind.