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CN108886233A - 人眼安全光源、及其制造方法 - Google Patents

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CN108886233A
CN108886233A CN201780019974.6A CN201780019974A CN108886233A CN 108886233 A CN108886233 A CN 108886233A CN 201780019974 A CN201780019974 A CN 201780019974A CN 108886233 A CN108886233 A CN 108886233A
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伊藤晋
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Sharp Corp
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Abstract

实现一种寿命长且盖不易从容器脱落的人眼安全光源。密封半导体激光器(100)的透明树脂层(140)将罩盖(150)固定在封装体(108)。在封装体(108)设置着凹部(120),该凹部(120)具有供载置半导体激光器(100)的底面(123)、反射激光(114)的反射面(116)以及放射被反射后的激光(114)的开口(124),罩盖(150)覆盖开口(124),透明树脂层(140)设置在凹部(120)内。

Description

人眼安全光源、及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种经人眼安全(eye-safe)化的人眼安全光源、及具有该人眼安全光源的电子设备、以及该人眼安全光源的制造方法。
背景技术
近年来,以IrDA(Infrared Data Association,红外数据协会)等为代表的无线光通信模块、及光学传感器模块等被广泛安装在移动电话或笔记本电脑等电子设备。例如,专利文献1公开了一种安装在移动电话的光学近接传感器(反射型光耦合装置)。
无线光通信用及光学传感用等的光源必须确保对人眼的安全(人眼安全,eye-safe)性。另外,为了用于无线光通信及光学传感等,需要调整配光性。
专利文献2公开了一种“即使将高输出半导体激光器用作光源元件也能确保人眼安全的光源装置”,例如,公开了如下构成。一种构成是如图16(a)那样,在凹部1110内配置半导体激光器1100,向该凹部1110内填充高浓度且均匀地分散了光散射体的树脂1120并将该树脂1120硬化。利用这种构成,在激光光线通过高浓度且均匀地分散了光散射体的树脂1120期间,使高相干光转换成不会对人的眼球造成损伤的无害的非相干光。另一种构成是如图16(b)那样,将包含光散射体的电解质溶液1210以不直接与半导体激光器1200接触的方式隔离,且激光通过包含光散射体的溶液1210。还有一种构成是如图16(c)那样,即使在模具部1310或包含光散射体的树脂1320发生破损的情况下,为了确保人眼安全性,仍向模具部1310内及树脂1320内通过被连接于半导体激光器1300的金属线1330。
现有技术文献
[专利文献]
专利文献1:日本公开专利公报“特开第2011-96724号公报(2011年05月12日公开)”
专利文献2:日本专利公报“专利第4014425号公报(2007年11月28日发行)”
发明内容
本发明所要解决的技术问题
一般来说,在液状的树脂(母材)中混入光散射体而成的散射树脂有如下倾向:与母材相比,粘性变高,硬化后的硬度也变高。混入光散射体的浓度变得越高,则该倾向越显著,高浓度地混入了光散射体的散射树脂因为较硬,所以容易产生龟裂。
因此,在如图16(a)那样的利用高浓度地混入了光散射体的树脂1120直接密封半导体激光器1100的构成中,存在如下问题:(i)半导体激光器1100从密封树脂1120受到较高的应力,而在半导体激光器1100中缺陷增加,因此半导体激光器1100会发生突然故障;(ii)在密封树脂1120产生龟裂,连接于半导体激光器1100的金属线因龟裂而断裂,所以无法对半导体激光器1100供给电力;以及(iii)在半导体激光器1100的发光端面附近,激光集中在数μm2~数十μm2这样的微小区域,所以密封树脂1120所含有的光散射体会吸收微量的激光,由此导致局部温度上升,半导体激光器1100的发光端面变为高温,因此容易产生灾变性光学损伤(Catastrophic Optical Damage,COD)。
也就是说,如图16(a)那样的构成存在光源装置的寿命较短这一问题。
另外,在如图16(b)那样的利用透明玻璃1220覆盖收纳着半导体激光器1200的圆筒部1230的开口且将半导体激光器1200进行气体密封的构成中,透明玻璃1220仅以外周部固定在圆筒部1230。因此,存在如下问题:透明玻璃1220的固定面积较窄,因经年劣化或外力而导致透明玻璃1120容易从圆筒部1230脱落。
本发明是鉴于所述问题而完成的,目的在于实现一种寿命长且盖不易从容器脱落的人眼安全光源。
解决问题的手段
为了解决所述问题,本发明的一实施方式的人眼安全光源构成为具有:半导体激光器,其射出激光;容器,其具有供载置所述半导体激光器的底面、反射所述激光的反射面以及放射被反射后的所述激光的开口;盖,其覆盖所述开口的至少一部分;以及密封树脂,其设置在所述容器内,将所述半导体激光器密封,且将所述盖固定在所述容器上。
为了解决所述问题,本发明的一实施方式的人眼安全光源的制造方法是如下方法,即包括:半导体激光器载置步骤,将射出激光的半导体激光器载置在容器的底面,所述容器具有反射所述激光的反射面以及放射被反射后的所述激光的开口;盖载置步骤,将具有第1孔的盖以该盖覆盖所述开口的至少一部分的方式载置在所述容器上;填充步骤,通过所述第1孔向所述容器内填充第1树脂,直到至少该第1树脂接触到所述盖为止;以及硬化步骤,使所填充的所述第1树脂硬化;且硬化后的所述第1树脂将所述盖固定在所述容器上。
为了解决所述问题,本发明的一实施方式的人眼安全光源的另一制造方法是如下方法,即包括:半导体激光器载置步骤,将射出激光的半导体激光器载置在容器的底面,所述容器具有反射所述激光的反射面以及放射被反射后的所述激光的开口;填充步骤,向所述容器内填充第1树脂;盖载置步骤,将盖以该盖与所述第1树脂接触的方式,且以该盖覆盖所述开口的至少一部分的方式载置;以及硬化步骤,将与所述盖接触的所述第1树脂硬化;且硬化后的所述第1树脂将所述盖固定在所述容器上。
为了解决所述问题,本发明的一实施方式的人眼安全光源的又一制造方法的特征在于包括:半导体激光器载置步骤,将射出激光的半导体激光器载置在容器的底面,所述容器具有反射所述激光的反射面以及放射被反射后的所述激光的开口;填充步骤,向所述容器内填充第1树脂;暂时硬化步骤,使所填充的所述第1树脂暂时硬化;再填充步骤,向所述容器内,在暂时硬化的所述第1树脂之上进而填充第2树脂;以及正式硬化步骤,使暂时硬化的所述第1树脂与所填充的所述第2树脂同时硬化;且硬化后的所述第2树脂成为覆盖所述开口的至少一部分的盖,硬化后的所述第1树脂将所述盖固定在所述容器上。
根据本发明,盖是经由容器内的密封树脂或硬化后的第1树脂而固定在容器上。因此,盖的表面之中面向开口的区域的至少一部分有助于盖相对于容器的固定。由此,发挥如下效果:盖不易从容器脱落,从而防止因盖从人眼安全光源脱落而引起人眼安全性的丧失。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的人眼安全光源的概略构成的剖视图。
图2是将透明树脂层与罩盖卸除而表示图1所示的人眼安全光源的图。
图3是表示图1所示的人眼安全光源具有的罩盖的概略构成的图。
图4是依次说明图1所示的人眼安全光源的制造方法的图。
图5是依次说明图1所示的人眼安全光源的另一制造方法的图。
图6是表示作为图3所示的罩盖的变化例的罩盖的概略构成的图。
图7是表示作为图3所示的罩盖的变化例的罩盖的概略构成的图。
图8是表示使用了作为图2所示的封装体的变化例的封装体的人眼安全光源的概略构成的图。
图9是表示本发明的实施方式2的人眼安全光源的概略构成的图。
图10是说明本发明的实施方式3的人眼安全光源的制造方法的图。
图11是说明图10所示的人眼安全光源的制造方法中,形成透明树脂层的液状透明树脂及形成罩盖的液状散射树脂的填充量(a)过多或(b)过少的情况的放大图。
图12是说明本发明的实施方式4的人眼安全光源的剖视图。
图13是表示本发明的实施方式5的人眼安全光源的概略构成的剖视图。
图14是表示本发明的实施方式6的人眼安全光源的概略构成的剖视图。
图15是表示本发明的实施方式7的光学传感器的概略构成的图。
图16是表示专利文献2所记载的以往技术的图。
具体实施方式
[实施方式1]
以下,基于图1~图7对本发明的实施方式1详细地进行说明。
图1是表示本发明的实施方式1的人眼安全光源1的概略构成的剖视图。以下,将人眼安全光源1从凹部120的开口124放射光的方向设为上而进行说明,但并非要限定人眼安全光源1在制造时及使用时等的朝向。
如图1所示,人眼安全光源1具有:半导体激光器100,从左发光端面100l及右发光端面100r射出激光114;基座102,供载置半导体激光器100;封装体108(容器),形成着凹部120;金属线110,连接于半导体激光器100;透明树脂层140(密封树脂,硬化后的第1树脂),使填充到凹部120内的液状树脂硬化而成;以及罩盖150(盖),覆盖凹部120的开口124。人眼安全光源1为正面安装型。
另外,光轴118表示从人眼安全光源1射出经人眼安全化的光的方向,与引线框架104的上表面及封装体108的上表面垂直。
(封装体)
以下,基于图2对封装体108进行说明。
图2是将透明树脂层140与罩盖150卸除而表示图1所示的人眼安全光源1的图。因此,图2表示图1所示的人眼安全光源1所具有的封装体108的概略构成、及半导体激光器100相对于该封装体108的概略配置。图2(a)是透视树脂部106而表示引线框架104的俯视图,图2(b)是透视树脂部106而表示凹部120的立体图。
封装体108是利用树脂部106局部地覆盖(封装)引线框架104周围的部件,且在形成于封装体108的凹部120内收纳着半导体激光器100。在封装体108设置着记号112,以便了解阳极及阴极的方向。
凹部120具有底面123、反射面116及开口124。引线框架104的上表面的一部分(露出部122)从底面123露出,在露出的引线框架104的露出部122,隔着基座102载置着半导体激光器100。反射面116反射激光114,半导体激光器100以左右两发光端面100r、100l分别与反射面116相对的方式载置在底面123。开口124开设在封装体108的上表面,被反射面116反射后的激光114从开口124向人眼安全光源1的外部放射。
引线框架104是对铜系合金等金属薄板进行冲压并实施镀敷而成,且导热性、散热性、机械强度、及导电性优异。在引线框架104的上表面,露出部122为了与半导体激光器100电连接及热连接,而未被树脂部106覆盖,朝向凹部120内从底面123露出。引线框架104的下表面的大部分为了进行散热,而从树脂部106向下侧露出。另外,引线框架104经过图1中未示出的引线端子而电连接于外部。或者,引线框架104也可以经过从树脂部106露出的引线框架104的下表面而电连接于外部。
引线框架104包含:阴极部104b,连接于半导体激光器100的阴极;以及阳极部104a,连接于半导体激光器100的阳极。阴极部104b与阳极部104a通过树脂部106而接合,且通过树脂部106而绝缘。另外,在阴极部104b的露出部122上接合着基座102,该基座102上载置着半导体激光器100。此外,阴极部104b与阳极部104a的大小及相对于半导体激光器100的配置也可以相反。
形成树脂部106的树脂是含有使激光114散射的光散射体的白色热塑性树脂,且是常被用于LED(Light Emitting diode,发光二极管)光源的树脂。树脂部106例如也可以由聚对苯二甲酸1,4-环己烷二甲醇酯(PCT)树脂或聚邻苯二甲酰胺(PPA)树脂形成。此外,为了提高反射率而使用白色的树脂,但根据激光114的波长及人眼安全光源1的用途,也可以使用红色等其它颜色的树脂。另外,虽使用了热塑性树脂,但根据封装体108的制造方法,也可以使用热硬化性或光硬化性等其它性质的树脂。
红外线、可见光及紫外线之中,红外线的每个光子的能量最低。因此,在为了对蓝色LED及白色LED进行树脂封装而由通常所使用的树脂(PCT树脂或PPA树脂等)形成树脂部106的情况下,且在使用红外线激光器作为半导体激光器100的情况下,树脂部106对从半导体激光器100射出的激光114具有充分的耐久性及历经长期的可靠性。此外,并不限于此,也可以对半导体激光器100使用射出可见光区域的波长的激光的可见光半导体激光器(例如,蓝色半导体激光器、绿色半导体激光器、或红色半导体激光器)。
虽在图1、图2中未示出,但用来控制半导体激光器100的发光的控制元件可接合于引线框架104,并由树脂部106予以树脂密封。另外,其它半导体元件也可以被树脂密封在封装体108内部。
记号112是在封装体108的上表面,作为直角等腰三角形的凹陷形成在树脂部106。由此,可与树脂部106的成形同时地形成记号112,所以能消除记号112的标注错误。此外,也可以不设置记号112。
(凹部的形状)
在本实施方式中,凹部120的形状是以大致倒四角锥台的上底与大致旋转抛物体的底面成为同一平面的方式将大致倒四角锥台与大致旋转抛物体重合而成的立体形状,反射激光114的反射面116为大致旋转抛物体的曲面部分,引线框架104的上表面的露出部122从大致倒四角锥台的下底部分露出。凹部120的形状并不限于此,反射面116也可以是如圆筒侧面或球面那样的其它曲面,凹部120也可以是如大致倒四角锥台或大致倒圆锥台那样的单纯形状。
(基座与半导体激光器)
如图2(a)所示,基座102接合于封装体108的凹部120的底面123的中心,且接合于引线框架104的阴极部104b的露出部122。基座102与半导体激光器100的阳极电连接,且经过金属线110而电连接于引线框架104的阳极部104a。另外,基座102与半导体激光器100热连接,且热连接于引线框架104的阴极部104b。
半导体激光器100是射出波长比700nm长的激光的红外线半导体激光器。另外,半导体激光器100如图2(a)所示那样利用包含左发光端面100l与右发光端面100r的两发光端面对称地射出激光114。因此,形成在半导体激光器100的共振器的左右发光端面100l、100r及左右发光端面100l、100r附近光学对称。例如,可对半导体激光器100的左发光端面100l与右发光端面100r实施同等的光学端面涂布,也可以形成同等的光学窗结构。或者,也可以既不实施光学性端面涂布也不形成光学窗结构,而使半导体激光器100的左发光端面100l与右发光端面100r露出。
(金属线)
金属线110为金线,且是供给驱动半导体激光器100的电力的电力线。因此,金属线110断裂会导致半导体激光器100的驱动停止。
1条金属线110将半导体激光器100的阴极与引线框架104的阴极部104b连接。该一条金属线110从半导体激光器100向前侧(在图2(a)中为附图下侧)延伸,从光轴118的方向观察时,相对于与引线框架104的上表面平行地射出的激光114的光轴大致正交。
另一条金属线110将与半导体激光器100的阳极连接的基座102及引线框架104的阳极部104a连接。该另一条金属线110从基座102向后侧(在图2(a)中为附图上侧)延伸,从光轴118的方向观察时,相对于与引线框架104的上表面平行地射出的激光114的光轴大致正交。
所述2条金属线110通过透明树脂层140。因此,当透明树脂层140从封装体108脱落时,两金属线110、或者2条金属线110中的任一条会断裂。进而,两金属线110全部被密封在透明树脂层140内。因此,两金属线110并未跨越受热膨胀、热收缩强烈影响的不同物质的交界面,所以当将透明树脂层140固定在封装体108时,抑制两金属线110因温度变化而断裂。
(反射面)
以下,对反射激光114的反射面116进行说明。
反射面116是凹部120的侧面中彼此相对的1对侧面,并分别与射出激光114的半导体激光器100的左发光端面100l及右发光端面100r相对。反射面116相对于与半导体激光器100射出激光114的方向垂直且通过半导体激光器100的中心(左发光端面100l与右发光端面100r的中间点)的面(第1对称面),相互面对称。另外,反射面116相对于与引线框架104的上表面垂直、与半导体激光器100射出激光114的方向平行且通过左发光端面100l的发光中心及右发光端面的发光中心的面(第2对称面),分别面对称。
反射面116是相对于引线框架104的上表面以朝上打开的方式倾斜的曲面。通过该倾斜,与引线框架104的上表面平行地射出的激光114朝光轴118的方向被反射。另外,反射面116是含有光散射体的树脂部106的表面,所以将激光114散射反射。通过该散射反射,激光114的光点直径变宽,因此,激光114的光密度在反射后比反射前变低。
此外,反射面116也可以对树脂部106的表面实施金属镀敷。通过金属镀敷,反射面116成为不使激光114散射而将它反射的金属表面。对于除反射面116以外的凹部120的侧面,既可以实施金属镀敷,也可以不实施。在半导体激光器100射出相对较短波长的激光的情况下,例如,在半导体激光器100为射出蓝色激光的蓝色半导体激光器、或射出紫外线区域的波长的激光的紫外线半导体激光器的情况下,反射面116优选为金属表面。这是因为:蓝色、蓝紫色、紫外光区域的光的每单位光子的能量较高,因照射会导致树脂容易加速劣化,所以在反射面116保持为树脂表面的情况下,反射面116的反射率会急剧地下降。相对于此,在对反射率较高的金属照射这些光的情况下,能量损失较少,散热也良好,未看到像树脂那样的劣化,所以在反射面116为金属表面的情况下,也不会产生反射面116的反射率的急剧下降。
(罩盖)
以下,基于图3对罩盖150进行说明。
图3是表示图1所示的人眼安全光源1所具有的罩盖150的概略构成的图。图3(a)表示俯视图,图3(b)表示图3(a)的AA箭视剖视图,图3(c)表示图3(a)的BB箭视剖视图,图3(d)表示仰视图。
如图3所示,罩盖150具有:左排气孔152l(第2孔)及右排气孔152r(第2孔),用来将空气(或惰性气体等)排出;树脂填充孔154(第1孔),用来填充形成透明树脂层140的液状树脂;阶差部156(嵌合部),用来嵌合在凹部120的开口124;以及钩部158(啮合部),用来与透明树脂层140啮合。
罩盖150是由在激光114所透过的透明树脂(母材)中高浓度地混入使激光114散射的填料(光散射体)而成的散射树脂预先形成的光学罩盖。因此,透过罩盖150的激光114通过散射而光点直径扩大,光点内部的光密度被平均化,从而实现人眼安全化。
以主要利用罩盖150使激光114散射的方式形成罩盖150的树脂与形成透明树脂层140的树脂相比,更高浓度(第2含有重量比)地含有光散射体。以通过罩盖150的激光114可一边适度地散射一边透过的方式形成罩盖150的树脂中,例如,在对作为透明树脂的母材的代表性的硅酮系树脂也就是二甲基硅酮添加代表性的光散射体也就是氧化钛的情况下,光散射体相对于母材的重量%浓度(第2含有重量比)优选为0.02%以上且10%以下,更优选为0.05%以上且5%以下,进而优选为0.1%以上且0.2%以下。
作为光散射体的氧化钛相对于作为母材的二甲基硅酮的浓度的上限由将两者混合搅拌的情况下所获得的液状物质的流动性的有无决定。大体上当氧化钛体的重量%浓度达到10%以上时,粘性较高且混合而成的树脂的流动性变得极低,所以对于罩盖150的制作来说不适当。另外,像这样由高浓度区域的混合物获得的罩盖失去了硅酮树脂本来所具有的柔软性,当被暴露在高温或低温下时较脆,容易产生龟裂。因此,考虑到罩盖150制作的容易性及不易产生龟裂这一可靠性的高度,氧化钛相对于二甲基硅酮的重量%浓度较理想的是5%以下,尽可能为2%以下。
相对于此,对于作为能够混合的光散射体的氧化钛的浓度下限,可不考虑这种树脂的流动性的下降及可靠性的下降所造成的限制。考虑所需的配光控制来决定氧化钛的添加量。但是,在氧化钛相对于二甲基硅酮的重量%浓度低于0.02%这样的情况下,为了以高精度控制重量比率,即使为少量的氧化钛也必须混合搅拌在足够量的树脂中,所以在材料利用效率上并不经济。进而,像这样在作为光散射体的氧化钛的浓度较低的区域想要获得足以确保人眼安全性的效果的情况下,罩盖150的厚度变得比封装体108主体厚,这对需要小型化、薄型化的这种小型光源的目的来说并不现实。就这种观点来说,重量%浓度的下限自然受到限制,氧化钛优选为以0.05%以上、进而优选为0.1%以上的重量%浓度混合到二甲基硅酮中。
例如,在将氧化钛混合到二甲基硅酮中而制作厚度为1.0mm的罩盖150的情况下,只要大体上以氧化钛相对于二甲基硅酮的重量%浓度为0.1%以上且2%以下进行制作即可,在制作厚度为0.5mm的罩盖150的情况下,只要以0.2%以上且5%以下进行制作即可。
这种光散射体的浓度严格来说也依存于母材的粘性及比重(密度)以及光散射体的比重(密度)及粒径,但所述值赋予了良好的指针。例如,在与氧化钛同样地使用一般所使用的二氧化硅作为光散射体的情况下,相对于氧化钛的比重4.2g/cm3,比重只不过为一半也就是1.8~2.2g/cm3。如果考虑这一点,那么实际的二氧化硅相对于二甲基硅酮的重量%浓度为0.01%~5%。关于同样地作为代表性的光散射体而已知的氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2),只要进行同样地考虑即可。
被用作光散射体的填料的粒径遍及数nm的非常小的值到数十μm的大范围,一般有如下倾向:在混合了粒径较小的填料的情况下,即使是相同的重量,粘性也比大粒径的填料高,如果是多孔质粒子,那么粘性会进一步提升,所以难以统一地概括,以氧化钛叙述的例子作为指针而有效。在成为母材的树脂为环氧系树脂等其它树脂的情况下也同样如此。
左右排气孔152l、152r是以不在凹部120内(透明树脂层140内及透明树脂层140与罩盖150之间)残留空胞(空隙)的方式设置在树脂填充孔154的左右两侧,且从罩盖150的下表面向罩盖150的侧面或上表面延伸。另外,左右排气孔152l、152r是以不影响人眼安全光源1的配光特性的方式形成在激光114的光路外侧。
为了向由罩盖150覆盖着开口124的凹部120内填充液状树脂,树脂填充孔154以从罩盖150的上表面向下表面贯通的方式设置在罩盖150的中央。树脂填充孔154是以不影响人眼安全光源1的配光特性的方式形成在激光114的光路外侧。
阶差部156以嵌入凹部120的开口124的方式,形成为与开口124互补的形状,凸出设置在罩盖150的下表面。当将罩盖150载置在封装体108时,阶差部156嵌入到凹部120的开口124中,阶差部156外侧的外周部157与封装体108的上表面接触。通过使阶差部156嵌入到开口124,罩盖150不会相对于凹部120偏移,可载置在封装体108的上表面的适当位置。另外,也防止在制造中途罩盖150从开口124发生位置偏移。
钩部158为了使透明树脂层140与罩盖150的卡合牢固,而形成为与透明树脂层140啮合的形状。另外,钩部158优选为以不在钩部158的周围产生空隙的方式设置在树脂填充孔154(或树脂填充孔154的附近)。此外,钩部158也可以为不进行啮合而只是增加透明树脂层140与罩盖150相接触的固定面积的形状。这是因为:通过使有助于罩盖150的固定的固定面积增加,透明树脂层140与罩盖150的固定也会变得牢固。另外,钩部158是以不影响人眼安全光源1的配光特性的方式形成在激光114的光路外侧。
罩盖150的形状、用来排出空气的排气孔及用来填充形成透明树脂层140的树脂的树脂填充孔的配置及数量、以及钩部158的形状及配置并不限于此。罩盖150只要能达成以下即可:以不产生空隙的方式填充形成透明树脂层140的树脂或载置罩盖150,且以可使激光114人眼安全化的方式覆盖开口124中的至少激光114通过的位置(光路)。
(透明树脂层)
以下,基于图1对透明树脂层140进行说明。
透明树脂层140是仅由激光114透过的透明树脂(母材)形成、或由在母材中混合少量使激光114散射的光散射体而成的树脂形成的树脂层。形成透明树脂层140的树脂相比形成罩盖150的树脂来说,使激光114透过的透过率较高。在形成透明树脂层140的树脂中混合着光散射体的情况下,所含有的光散射体的浓度为不影响硬化后的透明树脂层140的柔软性的范围内,且为不会在半导体激光器100的左右发光端面附近100l、100r引起局部的温度上升的范围内。因此,形成透明树脂层140的树脂中,光散射体相对于母材的重量%浓度(第1含有重量比)优选为2%以下,更优选为0.1%以下,进而优选为0.02%以下。因此,透明树脂层140完全或几乎不含有光散射体,较为柔软。
对于透明树脂层140,与关于罩盖150的说明同样地,例示氧化钛作为光散射体且代表性的硅酮系树脂也就是二甲基硅酮作为透明树脂的母材的情况进行说明。
在以重量%浓度计将5%以上的氧化钛混合到二甲基硅酮中的情况下,硬化后的混合树脂的硬度变硬,所以关于由这种混合树脂直接覆盖的半导体激光器100,会受到来自树脂的应力,结晶内缺陷增加,而发生突然故障。另外,也会导致金属线110断裂,从而半导体激光器的寿命下降。因此,希望重量%浓度为5%以下。
进而,为了避免如下问题,要求氧化钛相对于二甲基硅酮的重量%浓度至少为2%以下,更优选为0.1%以下,所述问题是指在半导体激光器100的发光端面100l、100r附近,激光集中在数μm2~数十μm2的微小区域,所以密封树脂层所含有的光散射体会吸收微量的激光,由此导致局部地温度上升,半导体激光器100的发光端面成为高温,因此容易产生灾变性光学损伤(Catastrophic Optical Damage,COD)。进而,如果重量%浓度为0.02%以下,那么大致能够忽略这种不良影响。
这种光散射体的浓度严格来说也依存于母材的粘性或比重(密度)及光散射体的比重(密度)或粒径,这一点与针对罩盖150已进行的说明相同,相同的考虑对于混合在透明树脂层中的光散射体也成立。因此,并不限于罩盖150,在密封树脂层的情况下,与对二甲基硅酮混合氧化钛的情况相关的所述重量%浓度的值也对其它材料赋予了良好的指针。也就是说,关于针对所有树脂、所有光散射体难以统一地或全面地概括的情况,以氧化钛与硅酮系树脂叙述的例子成为其它材质、例如像氧化钛、二氧化硅、氧化铝、氧化锆那样的光散射体与例如像环氧系树脂、不限于二甲基硅酮还包含甲基苯基硅酮等的硅酮系树脂那样的母材的各种组合的指针。
透明树脂层140将半导体激光器100与金属线110树脂密封。
相比与封装体108的固定来说,透明树脂层140更强力地与罩盖150固定。具体来说,透明树脂层140与罩盖150的下表面中比和封装体108接触的外周部157更靠内侧的区域(阶差部156内侧的区域)的至少一部分相接而固定,优选为与阶差部156内侧的全部区域相接而固定。进而,透明树脂层140与罩盖150的钩部158啮合,优选为充满左右排气孔152l、152r、及树脂填充孔154。这样,透明树脂层140利用较大的固定面积及啮合结构,而与罩盖150强力地卡合,从而成为一体。
形成透明树脂层140的树脂优选为与形成罩盖150的树脂的亲和性较高,以使透明树脂层140与罩盖150的固定为强力。因此,形成透明树脂层140的树脂的母材优选为与形成罩盖150的树脂的母材为相同种类的树脂。
(寿命)
在以往的如图16(a)那样的利用高浓度地混入了光散射体的树脂1120直接密封半导体激光器1100的构成中,存在如下问题:如果连续驱动半导体激光器1100,那么在数十小时到数百小时期间半导体激光器1100频繁发生突然故障,光源装置的寿命较短。
相对于此,在本实施方式的人眼安全光源1中,(i)透明树脂层140由于较为柔软,所以可缓冲向半导体激光器100施加的外力;(ii)透明树脂层140由于较为柔软,所以即使在像高温动作那样的严酷条件下也不易产生龟裂;(iii)透明树脂层140由于完全或几乎不含有光散射体,所以在半导体激光器100的发光端面100r、100l附近不会产生局部的温度上升。因此,与图16(a)那样的构成相比,本实施方式的人眼安全光源1能够实现光源装置的长寿命化。
另一方面,图16(b)那样的构成中,由于含有光散射体的溶液1210与半导体激光器1200隔离,所以也能实现光源装置的长寿命化。然而,根据专利文献2,关于含有光散射体的溶液1210,由于该溶液1210为电解质,所以与半导体激光器1200隔离,只是如此,关于光散射体对半导体激光器1200的影响则未进行任何暗示。
进而,如果考虑关于半导体激光器的历史背景,那么图16(b)那样的构成的前提是将半导体激光器气体密封。在半导体激光器的开发初期,能够耐受像激光那样的高密度的光的树脂与适于保护半导体激光器的树脂都还不存在。因此,半导体激光器利用空气或惰性气体而被气体密封在设置着玻璃窗(透明玻璃1220)的金属容器(圆筒部1230)内。金属容器内的气体密封因坚牢性及气密性优异,所以无需特意对半导体激光器进行树脂密封。因此,随着使用蓝色LED的照明技术的发展,而开发出耐光性、耐热性、及耐候性优异且适于不易对发光元件赋予应力所致的机械负载的树脂密封的柔软树脂,但如图16(a)及本发明这样的将半导体激光器树脂密封的构成与如图16(b)那样的将半导体激光器气体密封的构成在技术上属于不同的谱系。
(罩盖的脱落难易度)
在光源装置为大型的情况下,作为将覆盖收纳半导体激光器的封装体的凹部的罩盖固定的方法,可使用螺丝,或在罩盖设置爪且在封装体设置支承爪的支承口。另一方面,如果光源装置小型,那么会难以使用螺丝或爪等,通常将罩盖固定在封装体。
然而,在光源装置小型的情况下,尤其是在俯视下控制为5mm×5mm的程度小型的情况下,罩盖与容器接触的固定面积较窄。因此,存在罩盖容易从容器脱落这一问题。
例如,图16(b)那样的构成是将半导体激光器1200气体密封在圆筒部1230与透明玻璃1220的内部,且在半导体激光器1200之上,将含有光散射体的溶液1210密封在圆筒部1230与透明玻璃1220的内部。难以在小型的光源装置中形成该构成,由于透明玻璃1220只在外周部与圆筒部1230固定,所以透明玻璃1220的固定脆弱。
相对于此,在本实施方式的人眼安全光源1中,罩盖150与透明树脂层140的固定及封装体108与透明树脂层140的固定有助于罩盖150相对于封装体108的固定。如果更详细地叙述,那么除了罩盖150的下表面中与封装体108接触的外周部157以外,凹部120的面向开口124的区域(阶差部156内侧的区域)也有助于罩盖150相对于封装体108的固定。
因此,有助于罩盖150相对于封装体108的固定的罩盖150的表面面积比以往增加,所以罩盖150不易从封装体108脱落。另外,经由透明树脂层140将罩盖150固定于封装体108对于小型光源装置、尤其是俯视下控制为5mm×5mm的小型光源装置有益。另外,由于罩盖150的固定确实且容易,所以也能够提高人眼安全光源1的生产性。
(人眼安全性的确保)
以往,一直利用如图16(c)那样的以在破损时金属线1330断裂的方式使金属线1330通过当破损时失去人眼安全性的部分(模具部1310及含有光散射体的树脂1320)的构成,来确保光源装置破损时的人眼安全性。然而,存在如下问题:当金属线未通过的部分破损或脱落等时,金属线不会断裂,而继续从半导体激光器射出激光。
另外,图16(b)那样的构成也存在安全性的问题。具体来说,当溶液1210的密封因外力或经年劣化而受损时,会失去人眼安全性。进而,如图16(c)那样的通过切断金属线1330来确保破损时的人眼安全性的构成在含有光散射体的溶液1210漏出时无效。因此,在含有光散射体的溶液1210漏出的情况、或密封着含有光散射体的溶液1210的区域从密封着半导体激光器1200的区域脱落的情况下,从半导体激光器1200射出的激光不经人眼安全化便向外部放射。在这种情况下,存在高相干的激光到达眼球而对视网膜造成损伤的危险性。
因此,以往的构成对于金属线未通过的部分或即使有金属线通过也无效的部分的破损及脱落,无法确保人眼安全性。因此,从失效保护(fail safe)的安全思想出发,以往的构成存在危险性。
相对于此,再本实施方式的人眼安全光源1中,金属线110虽未通过罩盖150内,但当罩盖150从封装体108脱落时,金属线110仍会断裂。这是因为:金属线110通过了透明树脂层140内,且相比与封装体108的卡合来说,透明树脂层140更强力地与罩盖150卡合。由此,万一罩盖150从封装体108脱落时,透明树脂层140会与罩盖150一起从封装体108脱落,而通过透明树脂层140内的金属线110同时断裂。
因此,从失效保护的安全思想出发,本实施方式的人眼安全光源1也较安全。
(配光特性与偏光特性)
激光114在反射面116被散射反射,但在透过透明树脂层140期间不被散射,或几乎不被散射。因此,经反射面116散射反射后的激光114的光密度的强度分布通过适度地散射而得以平均化,并且大体上维持从左右发光端面100l、100r射出时的配光特性。因此,可利用反射面116降低处于激光114的光轴(光点的中央)的较强的强度波峰,而谋求光点的周边与中央的光密度的强度的平均化,并且调整配光特性。另外,激光114透过含有使激光114散射的光散射体的罩盖150,而被充分地人眼安全化。因此,在人眼安全光源1中,可使激光114人眼安全化,并且调整激光114的配光特性,从而能够至少局部地维持激光114的偏光特性。
相对于此,在如图16(a)、(c)那样的构成中,在配置着半导体激光器的凹部内填充着含有光散射体的树脂,因多重散射而导致激光失去配光特性及偏光特性。
另外,可根据所需的偏光特性来调整罩盖150、反射面116、及透明树脂层140中的散射程度。以这种方式,可在2~100左右的范围内调整从人眼安全光源1放射的激光114的偏光比。此处,所谓偏光比是具有光源的主偏光面的光的强度相对于具有除光源的主偏光面以外的偏光面的光的强度的比。另外,在人眼安全光源1中,可利用反射面116的形状调整配光特性,但也可以适当设置透镜。例如,在与光纤光学性耦合地使用该人眼安全光源1时,较理想的是设置透镜。此外,透镜既可为外部安装透镜,也可以与罩盖150一体。
这样,由于能够调整配光特性与偏光特性,所以人眼安全光源1适于利用偏光特性的用途。例如,人眼安全光源1也可以配置在生物体认证用电子设备。
(空隙)
如果有空胞(空隙)存在于透明树脂层140内,那么会影响人眼安全光源1的寿命及配光特性,所以优选为无空隙。通过使空隙不存在,能够实现人眼安全光源1的长寿命化及配光特性的均质化。
尤其优选的是在透明树脂层140与罩盖150的交界面附近无空隙。这是因为:如果在交界面附近存在空隙,那么空隙会导致实质上透明树脂层140与罩盖150接触的固定面积减小。因此,罩盖150的下表面优选为不残留空隙且增加与透明树脂层140接触的面积那样的形状。
(制造方法)
以下,基于图4对人眼安全光源1的制造方法(第1制造方法)进行说明。
图4是依次说明图1所示的人眼安全光源1的制造方法的图。此外,在图4中省略了金属线110的图示。
如图4(a)那样,以两发光端面100l、100r与反射面116相对的方式,隔着基座102将半导体激光器100载置在露出着引线框架104的露出部122的凹部120的底面123(半导体激光器载置步骤)。然后,将一条金属线110连接于半导体激光器100及引线框架104,将另一条金属线110连接于基座102及引线框架104(连接步骤)。
接着,在罩盖150的下表面的外周部157涂布粘接剂,像图4(b)那样,以罩盖150的阶差部156嵌入凹部120的开口124的方式,将罩盖150载置在封装体108的上表面(盖载置步骤)。然后,利用粘接剂将罩盖150暂时固定在封装体108上。
接着,像图4(c)那样,通过树脂填充孔154,填充不含有、或略微含有使激光114散射的光散射体的液状透明树脂142(填充步骤、半导体激光器密封步骤、金属线密封步骤)。在填充透明树脂142期间,罩盖150下方的凹部120内的空气通过左排气孔152l及右排气孔152r向封装体108的外部排出。该填充的透明树脂142是形成透明树脂层140的树脂。
然后,像图4(d)那样,向凹部120内填充液状透明树脂142,直到至少液状透明树脂142与罩盖150的下表面相接且钩部158浸渍在液状透明树脂142中为止。也可以如图4(e)那样填充到液状透明树脂142完全充满左右排气孔152l、152r为止,还可以如图4(d)与(e)的中间那样,在液状透明树脂142局部充满左右排气孔152l、152r的范围内进行填充。
接着,使所填充的透明树脂142硬化(硬化步骤),而形成透明树脂层140。
利用如上所述的方法,半导体激光器100及金属线110被树脂密封在透明树脂层140内。另外,透明树脂层140固定在罩盖150与封装体108,罩盖150经由透明树脂层140而固定在封装体108。使液状透明树脂142硬化的方法可为热硬化或光硬化等任何方法。
(制造方法)
以下,基于图5对人眼安全光源1的另一制造方法(第2制造方法)进行说明。
图5是依次说明图1所示的人眼安全光源1的另一制造方法的图。此外,在图5中省略了金属线110的图示。
如图5(a)那样,以两发光端面100l、100r与反射面116相对的方式,隔着基座102将半导体激光器100载置在凹部120的底面123(半导体激光器载置步骤)。然后,将一条金属线110连接于半导体激光器100及引线框架104,将另一条金属线110连接于基座102及引线框架104(连接步骤)。
接着,如图5(b)那样,向封装体108的凹部120内填充形成透明树脂层140的液状透明树脂142(第1树脂)直到透明树脂基准位置(基准位置)P1为止(填充步骤、半导体激光器密封步骤、金属线密封步骤)。透明树脂基准位置P1是透明树脂层140的开口124侧(底面123的相反侧)的交界面的基准位置。透明树脂基准位置P1是以如下方式预先决定:在后续步骤中,当将罩盖150载置在封装体108的上表面时,至少液状透明树脂142与罩盖150的阶差部156的下表面相接,且罩盖150的钩部158浸渍到液状透明树脂142中。进而,透明树脂基准位置P1也可以如下方式预先决定:当将罩盖150载置在封装体108的上表面时,液状透明树脂142完全充满左右排气孔152l、152r。另外,该填充基准位置优选为以如下方式预先决定,以使液状透明树脂142不会污染封装体108的外表面,所述方式是当将罩盖150载置在封装体108的上表面时,液状透明树脂142不从封装体108溢出。
接着,如图5(c)那样,以罩盖150的阶差部156嵌入凹部120的开口124的方式,且以罩盖150下表面的外周部157与封装体108的上表面接触的方式,将罩盖150载置在封装体108(盖载置步骤)。在本制造方法中,将罩盖150载置在所填充的液状透明树脂142之上。因此,既不需要用来排出空气的左右排气孔152l、152r,也不需要用来填充液状透明树脂142的树脂填充孔154。虽然不需要,但为了使凹部120内(透明树脂层140与罩盖150之间)不残留空隙,优选为存在通过罩盖150将凹部120的内部与封装体108的外部连接的孔(左右排气孔152l、152r、树脂填充孔154)。
接着,使与罩盖150相接的液状透明树脂142硬化(硬化步骤),而形成透明树脂层140。
利用如上所述的方法,半导体激光器100及金属线110被树脂密封在透明树脂层140内。另外,透明树脂层140固定在罩盖150与封装体108,罩盖150经由透明树脂层140而固定在封装体108。使液状透明树脂142硬化的方法可为热硬化或光硬化等任何方法。
(变化例1)
以下,基于图6对作为本实施方式1的人眼安全光源1所具有的罩盖150的变化例1的罩盖150a进行说明。
图6是表示作为图3所示的罩盖150的变化例1的罩盖150a的概略构成的图。图6(a)表示俯视图,图6(b)表示图6(a)的AA箭视剖视图,图6(c)表示图6(a)的BB箭视剖视图,图6(d)表示仰视图。
如图6所示,本变化例1的罩盖150a与所述罩盖150同样地,具有左排气孔152l及右排气孔152r、树脂填充孔154、阶差部156、及钩部158a。作为本变化例1的罩盖150a在钩部158a处与所述罩盖150不同。
在所述罩盖150中,钩部158是以环绕树脂填充孔154一周的方式连续地设置。另一方面,本变化例的罩盖150a中,钩部158a在树脂填充孔154的角与树脂填充孔154的长边的中央离散地设置着多个。钩部并不限于此,只要强化罩盖150与透明树脂层140的卡合且在罩盖150下方的凹部120内不残留空隙,那么可以是任何形状及配置。
(变化例2)
以下,基于图7对作为本实施方式1的人眼安全光源1所具有的罩盖150的变化例2的罩盖150b进行说明。
图7是表示作为图3所示的罩盖150的变化例2的罩盖150b的概略构成的图。图7(a)表示罩盖150b的俯视图,图7(b)表示使用本变化例2的罩盖150b的人眼安全光源1的图7(a)的AA箭视剖视图,图7(c)表示使用本变化例2的罩盖150b的人眼安全光源1的图7(a)的BB箭视剖视图,图7(d)表示使用本变化例2的罩盖150b的人眼安全光源1的图7(a)的CC箭视剖视图,图7(e)表示使用本变化例2的罩盖150b的人眼安全光源1的图7(a)的DD箭视剖视图。
如图7(a)所示,本变化例2的罩盖150b与所述罩盖150同样地,具有左排气孔152l及右排气孔152r、树脂填充孔154b、阶差部156、及钩部158b。进而,本变化例2的罩盖150b为了排出空气而具有主排气孔152m,在主排气孔152m形成着钩部158b。
作为本变化例2的罩盖150b在如下2个方面与所述罩盖150不同。其中一个方面是具有2个从罩盖150b的下表面向上表面贯通的贯通孔(树脂填充孔154b与主排气孔152m),一个贯通孔(树脂填充孔154b)用作用来填充树脂的孔,另一个贯通孔(主排气孔152m)用作用来排出空气的孔。另一个方面是如图7所示那样钩部158b具有倾斜面。
如本变化例2那样具有多个贯通孔,将其中的至少1个贯通孔用作用来填充形成透明树脂层140的液状透明树脂142的树脂填充孔,将剩余的至少1个贯通孔用作用来排出空气的排气孔,这样能够不受凹部120内的空气妨碍而顺利地填充液状透明树脂142,所以优选。这样,通过顺利地填充液状透明树脂142,能够提高人眼安全光源1的生产性。
在该情况下,由于空气的流动性高于液状透明树脂142,所以主排气孔152m的开口面积可小于树脂填充孔154b。另外,也可以使排气孔与树脂填充孔的形状不同,将排气孔与树脂填充孔用作阴极标记与阳极标记,以便容易地理解人眼安全光源1的极性。
(变化例3)
以下,基于图8对作为本实施方式1的人眼安全光源1所具有的封装体108的变化例3的封装体108进行说明。
(封装体)
图8是表示使用作为图2所示的封装体108的变化例3的封装体108a的人眼安全光源1的概略构成的图。图8(a)及(b)表示使用本变化例3的封装体108a的人眼安全光源1的剖视图及俯视图,图8(c)表示本变化例3的封装体108a的俯视图。
如图8所示,本变化例3的封装体108a是与所述封装体108同样地利用树脂部106局部地覆盖引线框架104周围的部件,且在凹部120内收纳着半导体激光器100。
本变化例3的封装体108a只在如下方面与所述封装体108不同:使树脂部106扩展,直到罩盖150的上表面位于与封装体108a的上表面相同的高度、或比封装体108a的上表面更靠下方为止。
通过这种树脂部106的扩展,罩盖150被收纳在封装体108a内部,从而受到保护而不会受从侧面(图8(a)的左右方向、图8(b)的纸面内方向)施加的外力影响。因此,能够防止因从侧面施加的外力导致罩盖150从封装体108a脱落。
但是,因树脂部106的扩展会导致本变化例3的封装体108a比所述封装体108b大型化。因此,像所述封装体108那样不使树脂部106扩展也较为优选。
另外,罩盖150的左排气孔152l及右排气孔152r以通向人眼安全光源1的外部的方式在罩盖150的上表面开口。
[实施方式2]
如果基于图9对本发明的另一实施方式进行说明,那么如下所述。此外,为了便于说明,对具有与所述实施方式中所说明的部件相同的功能的部件,附注相同的附图标记,并省略它的说明。
图9是表示本发明的实施方式2的人眼安全光源2的概略构成的图。图9(a)表示人眼安全光源2的剖视图,图9(b)表示人眼安全光源2的俯视图,图9(c)表示将罩盖250与透明树脂层140卸除后的人眼安全光源2的俯视图。因此,图9(c)表示人眼安全光源所具有的封装体208的概略构成、及半导体激光器100相对于该封装体208的概略配置。以下,将人眼安全光源2从凹部220的开口224放射光的方向设为上而进行说明,但并非要限定人眼安全光源2在制造时及使用时等的朝向。
如图9所示,本实施方式2的人眼安全光源2具有:半导体激光器200,只从右发光端面200r射出激光214;基座102,供载置半导体激光器200;封装体208(容器),形成着凹部220;金属线110,连接于半导体激光器200;透明树脂层140,填充在凹部220内的液状树脂硬化而成;以及罩盖250(光散射层),覆盖凹部220的开口224。
本实施方式2的罩盖250与所述实施方式1的罩盖150同样地,具有:左排气孔252l及右排气孔252r,用来排出空气;树脂填充孔254,用来填充形成透明树脂层140的液状树脂;阶差部256,用来嵌合于凹部220的开口224;以及钩部258,用来与透明树脂层140啮合。另外,罩盖250预先由散射树脂形成,该散射树脂是在激光214透过的透明树脂(母材)中高浓度地混入使激光214散射的光散射体而成。另外,罩盖250是以阶差部256嵌入凹部220的开口224且以阶差部256外侧的外周部257与封装体208的上表面接触的方式载置在封装体108。
所述实施方式1的人眼安全光源1与本实施方式2的人眼安全光源2在以下3个方面不同。
一个方面是在实施方式1的人眼安全光源1中,半导体激光器100从左右两侧的发光端面(左发光端面100l与右发光端面100r)射出激光114,相对于此,在实施方式2的人眼安全光源2中,半导体激光器200只从右侧一侧的发光端面(右发光端面200r)射出激光214。
另一个方面是在实施方式1的人眼安全光源1中,设置在封装体108的凹部120的反射面116形状是旋转抛物面的一部分,相对于此,在实施方式2的人眼安全光源2中,设置在封装体208的凹部220的反射面216形状是通过使抛物线沿相对于包含该抛物线的面垂直的方向平行移动而获得的曲面的一部分。另外,凹部120的侧面中只有与右发光端面200r相对的侧面为反射面216。
还有一个方面是罩盖250的树脂填充孔254以从激光214的光路上偏离的方式设置在罩盖250的比中央更靠左的位置。
也就是说,本实施方式2的人眼安全光源2使用只在一侧射出激光214的半导体激光器200,在这一点上与所述实施方式1的人眼安全光源1不同,与之对应地凹部220及罩盖250的形状不同。
使用非对称的半导体激光器200的人眼安全光源2与使用对称的半导体激光器100的人眼安全光源1同样地,也能实现长寿命化,且罩盖250不易从封装体208脱落。同样地,从失效保护的安全思想出发,人眼安全光源2也能确保人眼安全性,可利用图4或图5所说明的制造方法予以制造。同样地,人眼安全光源2可调整配光特性及偏光特性。
另外,与所述实施方式1的变化例3的封装体108a同样地,在本实施方式2的封装体208中,也可以使树脂部106扩展。
[实施方式3]
如果基于图10、图11对本发明的另一实施方式进行说明,那么如下所述。此外,为了便于说明,对具有与所述实施方式中所说明的部件相同的功能的部件,附注相同的附图标记,并省略它的说明。
在所述实施方式1、2中,将预先形成的罩盖150、250载置在封装体108、208,且经由透明树脂层140而固定在封装体108、208(第1或第2制造方法)。另一方面,在本实施方式3中,向形成透明树脂层140的暂时硬化的透明树脂141之上直接填充形成罩盖350的液状散射树脂352(第2树脂),并使液状散射树脂352与暂时硬化的透明树脂141一起硬化(第3制造方法)。由此,与透明树脂层140一体且同时地形成罩盖350。
(封装体)
本实施方式3中的封装体308在凹部320具有透明树脂角部144(第1角部)及散射树脂角部354(第2角部),只在这一点上与所述实施方式1中的封装体108不同。
透明树脂角部144设置在供填充形成透明树脂层140的液状透明树脂142的指定的透明树脂基准位置P1(基准位置)。透明树脂基准位置P1是透明树脂层140的开口324侧(底面123的相反侧)的交界面的基准位置。散射树脂角部354设置在供填充形成罩盖350的液状散射树脂352的指定的散射树脂基准位置P2(基准位置)。散射树脂基准位置P2是盖350的开口324侧的交界面的基准位置。
(制造方法)
以下,基于图10、图11对本实施方式3的人眼安全光源3的制造方法(第3制造方法)进行说明。
图10是说明本实施方式3的人眼安全光源3的制造方法的图。图10(a)~(c)各自的右侧的图表示俯视图,各自的左侧的图表示该右侧的图的AA箭视剖视图。此外,在图10中省略了金属线110的图示。
如图10(a)那样,以两发光端面100l、100r与反射面116相对的方式,隔着基座102将半导体激光器100载置在凹部320的底面123(半导体激光器载置步骤)。然后,将两条金属线110分别连接于半导体激光器100及基座102、以及引线框架104(连接步骤)。
接着,如图10(b)那样,向封装体308的凹部320内填充液状透明树脂142直到透明树脂基准位置P1为止(填充步骤、半导体激光器密封步骤、金属线密封步骤)。此时,半导体激光器100及金属线110被密封在透明树脂142内。
然后,在后续步骤中,当填充形成罩盖350的液状散射树脂352时,以液状散射树脂352与液状透明树脂142不混合的方式使形成透明树脂层140的液状透明树脂142不完全地暂时硬化,而制成暂时硬化的透明树脂141(暂时硬化步骤)。此外,如果在该阶段使形成透明树脂层140的液状透明树脂142完全硬化,那么完成后的人眼安全光源3中的透明树脂层140与罩盖350的固定会变得脆弱。因此,不能使液状透明树脂142过度硬化。另外,液状散射树脂352是在激光114透过的透明树脂(母材)中高浓度地混入使激光114散射的光散射体而成的树脂。
接着,如图10(c)那样,向封装体308的凹部320内,在暂时硬化的透明树脂141之上,进而填充形成罩盖350的液状散射树脂352直到散射树脂基准位置P2为止(再填充步骤)。
然后,使液状散射树脂352与暂时硬化的透明树脂141一起完全地同时硬化(正式硬化步骤)。由此,散射树脂352与透明树脂141一体地硬化,所以能够降低罩盖350与透明树脂层140分离而罩盖350从封装体308脱落的危险性。根据本制造方法,在罩盖350既不需要用来排出空气的排气孔,也不需要用来填充形成透明树脂层140的液状透明树脂142的树脂填充孔。
利用如上所述的方法,半导体激光器100及金属线110被树脂密封在透明树脂层140内。另外,透明树脂层140固定在罩盖350与封装体308,罩盖350经由透明树脂层140而固定在封装体308。使液状透明树脂142硬化的方法可为热硬化或光硬化等任何方法。
(母材与散射体)
形成罩盖350的液状散射树脂352与形成透明树脂层140的液状透明树脂142优选为亲和性较高,以使罩盖350与透明树脂层140充分地一体化。为了使亲和性较高,优选为形成罩盖350的液状散射树脂352的母材与形成透明树脂层140的液状透明树脂142的母材(在透明树脂142不含有光散射体的情况下为透明树脂142本身)为相同种类的树脂。
例如,散射树脂352与透明树脂142的母材均优选为以二甲基硅酮树脂为代表的甲基系硅酮树脂。在该情况下,由于散射树脂352与透明树脂142的母材为相同种类的树脂,所以罩盖350与透明树脂层140相互牢固地固定,而充分地一体化。
另外,例如,散射树脂352的母材为苯基系硅酮树脂且透明树脂142的母材为甲基系硅酮树脂也较为优选。一般来说,以甲基苯基硅酮树脂为代表的苯基系硅酮树脂与以二甲基硅酮树脂为代表的甲基系硅酮树脂相比,气体阻隔性较高,且硬化后的树脂硬度也较硬。因此,直接密封半导体激光器元件的透明树脂层140由以硬化后也相对较柔软的甲基系硅酮树脂作为母材的透明树脂142形成,外侧的罩盖350由以气体阻隔性优异的苯基系硅酮树脂作为母材的散射树脂352形成,由此,能够实现寿命长且气体阻隔性优异的正面安装型的人眼安全激光光源。另外,苯基系硅酮树脂与甲基系硅酮树脂都是硅酮系树脂,所以罩盖350与透明树脂层140充分且牢固地固定,且一体化。
另外,例如,散射树脂352与透明树脂142的母材都是苯基系硅酮树脂也较为优选。在该情况下,需要注意正式硬化步骤后的硬度,优选为以罩盖350与透明树脂层140柔软的方式调整散射树脂352与透明树脂142。由此,能够实现寿命长且气体阻隔性优异的正面安装型的人眼安全激光光源。
并不限于上文所述,只要在散射树脂352的母材与透明树脂142的母材不发生硬化阻碍,那么也可以使用不同种类的树脂。另外,直接密封半导体激光器元件的透明树脂层140相比外侧的罩盖350来说,更要在硬化后保持柔软性,这一点较为重要。因此,当在散射树脂352与透明树脂142中分别混合光散射体的情况下,优选为相比形成罩盖350的散射树脂352来说,在形成透明树脂层140的透明树脂142中更低浓度地混入光散射体。另外,为了在半导体激光器100的左右发光端面100l、100r附近不引起局部的温度上升,也优选为光散射体混入到形成透明树脂层140的透明树脂142中的浓度较低,进而优选为在透明树脂142中不混入光散射体。
(填充量的误差)
进而,如以下所说明那样,本实施方式3的人眼安全光源3可抑制因液状透明树脂142及散射树脂352的填充量误差所引起的制造误差。
关于液状透明树脂142及散射树脂352,为了在凹部120内填充至指定的透明树脂基准位置P1及散射树脂基准位置P2,而使用容积计量型分配器等,填充所需量。透明树脂142及散射树脂352的填充量存在误差,即使是微小的误差,人眼安全光源3越小型则影响越大。
图11是说明图10所示的人眼安全光源3的制造方法中,形成透明树脂层140的液状透明树脂142及形成罩盖350的液状散射树脂352的填充量(a)过多或(b)过少的情况的放大图。
不管在液状透明树脂142的填充量过多的情况或过少的情况下,透明树脂角部144均利用表面张力缓和透明树脂142的填充量的误差,从而保持透明树脂142的形状。同样地,不管在液状散射树脂352的填充量过多的情况或过少的情况下,散射树脂角部354也是均利用表面张力缓和散射树脂352的填充量的误差,从而保持散射树脂352的形状。
由此,因填充量的误差导致的透明树脂层140及罩盖350的变形及位置偏移受到抑制,因此,抑制人眼安全光源3的配光特性的制造误差。
未预先形成罩盖350的人眼安全光源3与预先形成了罩盖150的人眼安全光源1同样地,也能实现长寿命化,且罩盖350不易从封装体308脱落。同样地,从失效保护的安全思想出发,人眼安全光源3也能确保人眼安全性,且能够调整配光特性与偏光特性。
另外,也可以对与只在一侧射出激光214的半导体激光器200对应的封装体208附加透明树脂角部144及散射树脂角部354,而与人眼安全光源3同样地制造人眼安全光源。
[实施方式4]
如果基于图12对本发明的另一实施方式进行说明,那么如下所述。此外,为了便于说明,对具有与所述实施方式中所说明的部件相同的功能的部件,附注相同的附图标记,并省略它的说明。
本实施方式4的人眼安全光源4具有无透明树脂角部144与散射树脂角部354的封装体108,只在这一点上与所述实施方式3的人眼安全光源3不同。也就是说,在本实施方式4中,向无透明树脂角部144与散射树脂角部354的凹部120内填充透明树脂142,且在暂时硬化的透明树脂142之上直接填充形成罩盖350的液状散射树脂352(第3制造方法)。
(蠕升)
图12是说明本实施方式4的人眼安全光源4的剖视图。图12(a)表示人眼安全光源4的理想的截面形状,图12(b)表示形成透明树脂层140的液状透明树脂142的蠕升,图12(c)表示形成罩盖350的液状散射树脂352的蠕升。
对形成透明树脂层140的液状透明树脂142及形成罩盖350的液状散射树脂352使用与树脂部106亲和的树脂,以便固定在封装体108。由于具有亲和性,所以液状透明树脂142及散射树脂352利用表面张力在树脂部106上蠕升。
向凹部120内填充形成透明树脂层140的液状透明树脂142(填充步骤)。此时,如图12(b)那样,液状透明树脂142在树脂部106上蠕升,由此液状透明树脂142成为中央呈凹状凹陷的形状。透明树脂142的该凹陷形状依存于表面张力,所以不稳定,每当填充透明树脂142时都会发生变化。
接着,使透明树脂142暂时硬化(暂时硬化步骤),在暂时硬化的透明树脂141之上填充形成罩盖350的液状散射树脂352(散射树脂填充步骤)。此时,如图12(c)那样,液状散射树脂352在树脂部106上蠕升,由此散射树脂352不仅形成为中央呈凹状凹陷的形状,而且因被填充到不稳定的凹陷形状的暂时硬化的透明树脂141之上,所以液状散射树脂352的厚度变得不均匀,散射树脂352的外周部变薄。散射树脂352的该凹陷形状依存于表面张力,所以不稳定,每当填充散射树脂352时都会发生变化。
然后,使液状散射树脂352与暂时硬化的透明树脂141一起完全地硬化(正式硬化步骤)。由此,如图12(c)那样,一体地形成凹陷形状的透明树脂层140与罩盖350。
因此,由于透明树脂层140的形状与罩盖350的形状及厚度不均匀,所以本实施方式4的人眼安全光源4的形状会产生制造误差。该形状的制造误差会影响激光114的光路及人眼安全化,所以人眼安全光源4的配光特性及人眼安全性也会产生制造误差。
人眼安全光源4越小型,由于表面张力是在小规模范围内显著地发挥作用的力,所以所述液状透明树脂142及散射树脂352的蠕升所产生的影响越大。进而,人眼安全光源4越小型,透明树脂142及散射树脂352中受到表面张力的影响的外周部的比率越大,且激光114透过受到表面张力影响的外周部。因此,在人眼安全光源4小型的情况下,尤其是人眼安全光源4在俯视下控制为5mm×5mm的程度小型的情况下,人眼安全光源4的配光特性及人眼安全性的制造误差变得显著。
相对于此,所述实施方式3的人眼安全光源3可利用透明树脂角部144及散射树脂角部354,在透明树脂基准位置P1及散射树脂基准位置P2分别阻止透明树脂142及散射树脂352的蠕升。因此,在所述实施方式3中,透明树脂层140的形状与罩盖350的形状及厚度稳定。因此,所述实施方式3的人眼安全光源3可抑制透明树脂142及散射树脂352的蠕升所引起的制造误差。
因此,为了抑制配光特性及人眼安全性的制造误差,相比本实施方式4的人眼安全光源4来说,优选为设置着透明树脂角部144与散射树脂角部354的所述实施方式3的人眼安全光源3。进而,预先以指定形状形成罩盖150、250的所述实施方式1、2的人眼安全光源1、2因使激光114、214散射的罩盖150、250的制造误差较小,所以更优选。
此外,未设置透明树脂角部144与散射树脂角部354的人眼安全光源4与设置着透明树脂角部144与散射树脂角部354的所述实施方式3的人眼安全光源3同样地,也能实现长寿命化,且罩盖350不易从封装体108脱落。同样地,从失效保护的安全思想出发,人眼安全光源4也能确保人眼安全性,且能够调整配光特性与偏光特性。
另外,对于与只在一侧射出激光214的半导体激光器200对应的封装体208,也可以与人眼安全光源4同样地制造人眼安全光源。
[实施方式5]
如果基于图13对本发明的另一实施方式进行说明,那么如下所述。此外,为了便于说明,对具有与所述实施方式中所说明的部件相同的功能的部件,附注相同的附图标记,并省略它的说明。
在所述实施方式1~4中,透明树脂层140占据了罩盖150、250、350下方的凹部120、220、320内的全部,但也可以只占据一部分。
图13是表示本发明的实施方式5的人眼安全光源5的概略构成的剖视图。
本实施方式5的人眼安全光源5中,透明树脂层140只占据凹部120内的一部分,在凹部120内存在空隙S,只在这一点上与所述实施方式1不同。反过来说,不存在空隙S,第1区域140a与第2区域140b一体,只在这一点上所述实施方式1与本实施方式5不同。
在本实施方式5中,透明树脂层140包含由空隙S隔开的第1区域140a与第2区域140b。反过来说,所述实施方式1的人眼安全光源1在凹部120内不存在空隙S,第1区域140a与第2区域140b为一体。此外,也可以代替空隙S而在第1区域140a与第2区域140b之间形成其它树脂层等。
透明树脂层140的第1区域140a将半导体激光器100、半导体激光器100及金属线110树脂密封。
透明树脂层140的第2区域140b与罩盖150的下表面中的阶差部156内侧的整个区域相接而固定。进而,第2区域140b与罩盖150的钩部158啮合,优选为充满左右排气孔152l、152r、及树脂填充孔154。这样,透明树脂层140的第2区域140b利用较大的固定面积及啮合结构,而与罩盖150强力地卡合,从而成为一体。
因此,不管透明树脂层140是被分离为密封半导体激光器100的第1区域140a与将罩盖150固定在封装体108的第2区域,还是为一体,且不管透明树脂层140是占据凹部120内的全部还是只占据一部分,人眼安全光源5都与人眼安全光源1同样地,能够实现长寿命化,且罩盖350不易从封装体308脱落。
另外,在与只在一侧射出激光214的半导体激光器200对应的封装体208中,也可以只在凹部220内的一部分形成透明树脂层140。另外,在未预先形成罩盖350而在形成透明树脂层140的树脂之上形成罩盖350的制造方法中,也可以只在凹部320内的一部分形成透明树脂层140。
另外,与所述实施方式1的变化例3的封装体108a同样地,在本实施方式5的封装体108中,也可以使树脂部106扩展。
[实施方式6]
如果基于图14对本发明的另一实施方式进行说明,那么如下所述。此外,为了便于说明,对具有与所述实施方式中所说明的部件相同的功能的部件,附注相同的附图标记,并省略它的说明。
图14是表示本发明的实施方式6的人眼安全光源6的概略构成的剖视图。
本实施方式6的人眼安全光源6中,透明树脂层140只占据凹部120内的一部分,在凹部120内存在空隙S,只在这一点上与所述实施方式1不同。此外,也可以代替空隙S而形成其它树脂层等。
在所述实施方式5中,透明树脂层140也是只占据了罩盖150下方的凹部120内的一部分。然而,所述实施方式5中的透明树脂层140的结构存在如下问题。
其一是第1区域140a与第2区域140b完全分离,金属线110只被密封在第1区域140a,所以当罩盖150万一从封装体108脱落时,金属线110不会断裂,因此,从失效保护的安全思想出发无法确保人眼安全性。另外,在为了确保人眼安全性而使金属线110通过第2区域140b的情况下,金属线110跨越第1区域140a与空隙S的交界面、及第2区域140b与空隙S的交界面,所以在透明树脂层140固定于封装体108的状态下,金属线110容易断裂。
其二是由于激光114横穿第1区域140a与空隙S的交界面、及第2区域140b与空隙S的交界面,所以在交界面发生折射及反射,因此,设计人眼安全光源5的配光特性及偏光特性的光学设计变得困难。另外,为了实现符合光学设计的配光特性及偏光特性,必须精度良好地再现两交界面的形状,所以人眼安全光源5的生产性下降。
因此,优选为,即使在透明树脂层140只占据凹部120内的一部分的情况下,如图14所示,透明树脂层140以激光114不横穿交界面而从左右发光端面100l、100r到达至罩盖150的方式,且以金属线110不跨越交界面而能够通过将罩盖150固定的第2区域140b的方式,使透明树脂层140的第1区域140a与第2区域140b连结。
具体来说,透明树脂层140优选为形成在凹部120内的至少激光114通过的位置(光路上)。金属线110的至少一部分优选为通过透明树脂层140中的当罩盖150万一从封装体108脱落时与罩盖150一起从封装体108脱落地部分。
由此,透明树脂层140只占据凹部120内的一部分的人眼安全光源6与透明树脂层140占据凹部120内的全部的人眼安全光源1同样地,也能够实现长寿命化,且罩盖150不易从封装体108脱落。另外,从失效保护的安全思想出发,人眼安全光源6也能确保人眼安全性,且能够调整配光特性与偏光特性。
进而,空隙S吸收透明树脂层140的热膨胀、热收缩,缓和因温度变化而导致在透明树脂层140产生的应力。因此,减少对半导体激光器100施加的应力。
另外,在与只在一侧射出激光214的半导体激光器200对应的封装体208中,也可以只在凹部220内的一部分形成透明树脂层140。另外,在未预先形成罩盖350而在形成透明树脂层140的树脂之上形成罩盖350的制造方法中,也可以只在凹部320内的一部分形成透明树脂层140。
另外,与所述实施方式1的变化例3的封装体108a同样地,在本实施方式6的封装体108中,也可以使树脂部106扩展。
[实施方式7]
如果基于图15对本发明的另一实施方式进行说明,那么如下所述。此外,为了便于说明,对具有与所述实施方式中所说明的部件相同的功能的部件,附注相同的附图标记,并省略它的说明。
图15是表示本发明的实施方式7的光学传感器7的概略构成的图。
如图15所示,光学传感器(电子设备)7具有:实施方式1的人眼安全光源1;光接收部732,接收来自生物体的反射光;及控制部734,控制人眼安全光源1及光接收部732。
光接收部732也可以与人眼安全光源1同样地设置在封装体108。另外,光接收部732也可以与人眼安全光源1分开设置。
控制部734也可以是设置在封装体108内部的半导体元件,也就是说,也可以是接合于引线框架104且被树脂部106树脂密封的半导体元件。另外,控制部734也可以与人眼安全光源1分开设置。
生物体反射从人眼安全光源1放射的人眼安全光,光接收部732接收经生物体反射的反射光。然后,控制部734通过将从人眼安全光源1放射的人眼安全光与由光接收部732接收的反射光进行比较,而算出反射人眼安全光的生物体的信息。
人眼安全光源1是适于薄型化的正面安装型光源,因此,光学传感器7为薄型。将人眼安全光源1用作光源可收集的生物体信息的种类涉及虹膜、手指或手掌等的静脉、指纹、掌纹等多方面。为了利用便携式电子设备实现使用这些生物体信息的生物体认证,而有效地利用人眼安全光源1。并不限于这些便携式电子设备,也能用作通常的固定式电子设备、例如现金存取款机(ATM)、电子锁定式保险柜、汽车或家的电子钥匙等的光源。
此外,由于对电子设备广泛要求薄型化,所以人眼安全光源1的用途并不限定于生物体认证。人眼安全光源1也可以用于投光器、投影机、暗视相机用光源、运动传感器用光源、小型电子设备、及便携用电子设备等。在通信设备、例如需要与光纤的光学性耦合的电子设备中,也能有效地利用小型且正面安装型的人眼安全光源。
另外,所述实施方式1~6所示的罩盖150、150、150a、150b、250(盖)的固定方法也能广泛应用于除人眼安全光源以外的正面安装型光源、激光光源。尤其是在光通信、光通信设备领域,一般不向生活空间撷取光而只在设备内闭合的空间利用,但即使是这种光源、尤其是无需人眼安全性的光源的通常的透明罩盖,也能有效地利用同样的固定方法,这对于本领域技术人员来说是不言自明的。
[总结]
本发明的形态1的人眼安全光源(1~6)构成为具有:半导体激光器(100、200),射出激光(114、214);容器(设置着凹部120、220、320的封装体108、108a、208、308),具有供载置所述半导体激光器的底面(123)、反射所述激光的反射面(116、216)以及放射被反射后的所述激光的开口(124、224、324);盖(罩盖150、250、350),覆盖所述开口的至少一部分;以及密封树脂(透明树脂层140),设置在所述容器内,将所述半导体激光器密封,且将所述盖固定在所述容器上。
根据所述构成,盖是经由容器内的密封树脂而固定在容器上。因此,盖的表面中与密封树脂的接触面、也就是面向开口的区域的至少一部分有助于盖相对于容器的固定。由此,盖不易从容器脱落,可防止因盖从人眼安全光源脱落而引起的人眼安全性的丧失。
本发明的形态2的人眼安全光源(1~6)是根据所述形态1,其也可以设为如下构成:所述盖(罩盖150、250、350)使所述激光(114、214)散射,且设置在所述开口(124、224、324)中的至少所述激光的光路上。
根据所述构成,从开口放射的激光必定通过盖,盖使激光散射。因此,激光被人眼安全化。
本发明的形态3的人眼安全光源(1~4、6)是根据所述形态1或2,其也可以设为如下构成:所述密封树脂(透明树脂层140)形成在所述容器(设置在封装体108、108a、208、308的凹部120、220、320)内的至少所述激光的光路上。
根据所述构成,由于在激光的光路上形成着密封树脂,所以激光从半导体激光器出射后到入射至盖为止,不横穿交界面而通过密封树脂。由此,人眼安全光源1的光学设计变得容易。
本发明的形态4的人眼安全光源(1~6)是根据所述形态1至3中任一形态,其也可以设为如下构成:接合于所述半导体激光器(100、200)的金属线(110)被所述密封树脂(透明树脂层140)密封。
根据所述构成,由于金属线被密封树脂密封,所以金属线不会跨越热膨胀及热收缩的影响较大的密封树脂的交界。因此,金属线不易断线,可减少因金属线断线而引起的人眼安全光源的不良。
本发明的形态5的人眼安全光源(1~4、6)是根据所述形态4,其也可以设为如下构成:所述密封树脂(透明树脂层140)与所述盖(罩盖150、250、350)的卡合比所述密封树脂与所述容器(封装体108、108a、208、308)的卡合更强。
根据所述构成,密封金属线的密封树脂相比与容器的卡合来说,与盖更强力地卡合。因此,在万一盖从容器脱落的情况下,密封树脂会与盖一起从容器脱落,而使金属线断裂。因此,即使在盖从人眼安全光源脱落的情况下,也会通过金属线断裂使半导体激光器停止射出激光,所以人眼安全光源的人眼安全性得以维持。
本发明的形态6的人眼安全光源(1~6)是根据所述形态1至5中任一形态,其也可以设为如下构成:形成所述盖(罩盖150、250、350)的树脂(散射树脂352)的母材为与所述密封树脂(透明树脂层140、液状透明树脂142)的母材相同的种类。
根据所述构成,由于盖与密封树脂的母材为相同种类,所以盖与密封树脂容易固定,从而强化盖与密封树脂的接触面的卡合。
本发明的形态7的人眼安全光源(1~2、5~6)是根据所述形态1至6中任一形态,其也可以设为如下构成:所述盖(罩盖150、250)具有与所述密封树脂(透明树脂层140)啮合的啮合部(钩部158、158a、158b)。
根据所述构成,密封树脂与盖通过啮合部而相互啮合,所以密封树脂与盖的卡合被强化。
本发明的形态8的人眼安全光源(1~2、5~6)是根据所述形态7,其也可以设为如下构成:所述盖(罩盖150、250)具有至少1个第1孔(树脂填充孔154、154b、254、主排气孔152m),所述啮合部(钩部158、158a、158b)设置在所述第1孔。
根据所述构成,啮合部设置在第1孔,可从第1孔向容器内填充形成密封树脂的树脂,或通过第1孔将容器内的空气排出。因此,以在啮合部的周边不残留空隙的方式且以通过啮合部使密封树脂与盖相互啮合的方式设计啮合部以及制造人眼安全光源变得容易。
本发明的形态9的人眼安全光源(1~2、5~6)是根据所述形态1至8中任一形态,其也可以设为如下构成:所述盖(罩盖150、250)具有至少1个第2孔(左排气孔152l、252l、右排气孔152r、252r、主排气孔152m),所述容器(设置在封装体108、108a、208、308的凹部120、220、320)内的空气的至少一部分通过所述第2孔被排出。
根据所述构成,容器内的空气从第2孔被排出。因此,以在盖与密封树脂之间及密封树脂内部不残留空隙的方式制造人眼安全光源变得容易。
本发明的形态10的人眼安全光源(1~2、5~6)是根据所述形态1至9中任一形态,其也可以设为如下构成:所述盖(罩盖150、250)具有与所述开口(124、224)嵌合的嵌合部(阶差部156、256)。
根据所述构成,盖通过嵌合部而嵌入容器的开口,所以可抑制盖相对于容器的位置偏移。
本发明的形态11的人眼安全光源(3)是根据所述形态1至6中任一形态,其也可以设为如下构成:所述盖(罩盖350)设置在所述容器(设置在封装体308的凹部320)的内部,在所述容器设置着与所述密封树脂(透明树脂层140)的所述开口(324)侧的交界面的基准位置(透明树脂基准位置P1)对应的第1角部(透明树脂角部144)。
根据所述构成,在容器设置着与密封树脂的开口侧的交界面的基准位置对应的第1角部。由此,当填充形成密封树脂的树脂时,可同时防止该树脂沿着容器的壁面超过基准位置地蠕升、及该树脂超过基准位置地溢出的情况。因此,密封树脂的填充量误差被第1角部缓和,可抑制交界面偏离基准位置。另外,也能防止形成在密封树脂之上的盖的厚度变得不均匀。由此,可抑制人眼安全光源的配光特性及人眼安全性的偏差。
本发明的形态12的人眼安全光源(3~4)是根据所述形态11,其也可以设为如下构成:在所述容器(设置在封装体308的凹部320)设置着与所述盖(罩盖350)的所述开口(324)侧的交界面的基准位置(散射树脂基准位置P2)对应的第2角部(散射树脂角部354)。
根据所述构成,在容器设置着与盖的开口侧的交界面的基准位置对应的第2角部。由此,当填充形成盖的树脂时,可同时防止该树脂沿着容器的壁面超过基准位置地蠕升、及该树脂超过基准位置地溢出的情况。因此,形成盖的树脂的填充量误差被第2角部缓和,可抑制交界面偏离基准位置。另外,也能防止盖的厚度变得不均匀。由此,可抑制人眼安全光源的配光特性及人眼安全性的偏差。
本发明的形态13的人眼安全光源(1~6)是根据所述形态1至12中任一形态,其也可以设为如下构成:所述盖(罩盖150、250、350)相比所述密封树脂(透明树脂层140)来说,使所述激光(114、214)散射。
根据所述构成,将半导体激光器树脂密封的密封树脂几乎不使激光散射,所以可只略微含有光散射体,也可以不含有光散射体。大致来说,光散射体的含量比越高,树脂越硬,越容易产生龟裂。因此,根据少量含有光散射体或不含有光散射体的密封树脂,可抑制如下情况:(i)因来自密封树脂的应力导致半导体激光器的缺陷增加,而使半导体激光器突然故障;(ii)在密封树脂产生龟裂的同时,接合于半导体激光器的金属线断裂;以及(iii)因密封树脂中所含有的光散射体的光吸收而导致半导体激光器的发光端面附近的温度局部上升,从而半导体激光器产生灾变性光学损伤(Catastrophic Optical Damage,COD)。
另外,根据所述构成,由于覆盖容器的开口的盖使激光散射,所以从开口放射的激光被人眼安全化。
本发明的形态14的人眼安全光源(1~6)是根据所述形态13,其也可以设为如下构成:所述密封树脂(透明树脂层140、液状透明树脂142)相对于不使所述激光(114、214)散射而使之透过的透明树脂,以2%以下的第1含有重量比含有使所述激光散射的光散射体。
根据所述构成,由于密封树脂含有足够少的光散射体或不含有光散射体,所以较为柔软。由此,可充分地抑制如下情况:(i)因来自密封树脂的应力导致半导体激光器的缺陷增加,而使半导体激光器突然故障;(ii)在密封树脂产生龟裂的同时,接合于半导体激光器的金属线断裂;以及(iii)因密封树脂中所含有的光散射体的光吸收而导致半导体激光器的发光端面附近的温度局部上升,从而半导体激光器产生灾变性光学损伤(Catastrophic Optical Damage,COD)。
本发明的形态15的人眼安全光源(1~6)是根据所述形态14,其也可以设为如下构成:形成所述盖(罩盖150、250、350)的树脂(散射树脂352)相对于不使所述激光(114、214)散射而使之透过的透明树脂,以第2含有重量比含有使所述激光散射的光散射体,且所述第2含有重量比大于所述第1含有重量比。
根据所述构成,可实现盖比密封树脂更使所述激光散射。
本发明的形态16的人眼安全光源(1~6)是根据所述形态1至15中任一形态,其也可以设为如下构成:所述半导体激光器(100、200)为绿色、红色、及红外线半导体激光器中的至少任一种,所述容器的所述反射面(116、216)为白色树脂表面。
根据所述构成,由于半导体激光器为绿色、红色、及红外线半导体激光器中的至少任一种,所以可利用白色树脂表面反射激光。
本发明的形态17的人眼安全光源(1~6)是根据所述形态1至15中任一形态,其也可以设为如下构成:所述半导体激光器(100、200)为蓝色、绿色、红色、及红外线半导体激光器中的至少任一种,所述容器的所述反射面(116、216)为金属表面。
根据所述构成,由于反射面为金属表面,所以即使半导体激光器为蓝色半导体激光器,也能反射激光。
本发明的形态18的电子设备(光学传感器7)也可以设为如下构成:具有所述形态1至17中任一形态所记载的人眼安全光源。
根据所述构成,可实现具有本发明的人眼安全光源的电子设备。
本发明的形态19的电子设备(光学传感器7)是根据所述形态18,其也可以设为如下构成:该电子设备是生物体认证用电子设备。
根据所述构成,可实现具有本发明的人眼安全光源的生物体认证用电子设备。
本发明的形态20的人眼安全光源的制造方法(第1制造方法)是如下一种制造方法,包括:半导体激光器载置步骤,将射出激光(114)的半导体激光器(100)载置在容器(设置着凹部120的封装体108)的底面(123),所述容器具有反射所述激光的反射面(116)以及放射被反射后的所述激光的开口(124);盖载置步骤,将具有第1孔(树脂填充孔154)的盖(罩盖150)以该盖覆盖所述开口的至少一部分的方式载置在所述容器上;填充步骤,通过所述第1孔向所述容器内填充第1树脂(液状透明树脂142),直到至少该第1树脂接触到所述盖为止;以及硬化步骤,使所填充的所述第1树脂硬化;且硬化后的所述第1树脂(透明树脂层140)将所述盖固定在所述容器上。
本发明的形态21的人眼安全光源的制造方法(第2制造方法)是如下一种制造方法,包括:半导体激光器载置步骤,将射出激光(114)的半导体激光器(100)载置在容器(设置着凹部120的封装体108)的底面(1233),所述容器具有反射所述激光的反射面(116)及放射被反射后的所述激光的开口(124);填充步骤,向所述容器内填充第1树脂(液状透明树脂142);盖载置步骤,将盖(罩盖150)以该盖与所述第1树脂接触的方式且以该盖覆盖所述开口的至少一部分的方式载置;以及硬化步骤,使与所述盖接触的所述第1树脂硬化;且硬化后的所述第1树脂(透明树脂层140)将所述盖固定在所述容器上。
本发明的形态22的人眼安全光源的制造方法(第3制造方法)是如下一种制造方法,包括:半导体激光器载置步骤,将射出激光(114、214)的半导体激光器(100)载置在容器(设置着凹部320的封装体308)的底面(123),所述容器具有反射所述激光的反射面(116)及放射被反射后的所述激光的开口(324);填充步骤,向所述容器内填充第1树脂(液状透明树脂142);暂时硬化步骤,使所填充的所述第1树脂暂时硬化;再填充步骤,向所述容器内,在暂时硬化的所述第1树脂(暂时硬化的透明树脂141)之上进而填充第2树脂(散射树脂352);以及正式硬化步骤,使暂时硬化的所述第1树脂与所填充的所述第2树脂同时硬化;且硬化后的所述第2树脂成为覆盖所述开口的至少一部分的盖(罩盖350),硬化后的所述第1树脂(透明树脂层140)将所述盖固定在所述容器上。
根据所述形态20~22的制造方法,盖经由容器内的硬化后的第1树脂而固定在容器上。因此,盖的表面中与硬化后的第1树脂的接触面、也就是面向开口的区域的至少一部分有助于盖相对于容器的固定。由此,盖不易从容器脱落,可防止因盖从人眼安全光源脱落而引起的人眼安全性的丧失。
本发明的形态23的人眼安全光源的制造方法(第1及第2制造方法)是根据所述形态20或21,其也可以设为如下制造方法:所述盖(罩盖150)具有至少1个第2孔(左排气孔152l、右排气孔152r),在所述盖载置步骤或所述填充步骤中,通过所述第2孔将所述容器内(设置在封装体108的凹部120)的空气的至少一部分排出。
根据所述制造方法,容器内的空气经过第2孔被排出。因此,以在容器内不残留空隙的方式制造人眼安全光源变得容易,从而能够提高生产性。
本发明的形态24的人眼安全光源的制造方法是根据所述形态20至23中任一形态,其也可以设为如下制造方法:所述填充步骤包含将所述半导体激光器(100)树脂密封的半导体激光器密封步骤。
根据所述制造方法,可在将盖固定在容器上的同时,将半导体激光器树脂密封。由此,人眼安全光源的制造变得容易,从而能够提高生产性。
本发明的形态25的人眼安全光源的制造方法是根据所述形态20至24中任一形态,其也可以设为如下制造方法:还包括将金属线(110)连接于所述半导体激光器(100)的连接步骤,所述填充步骤包含将所述金属线树脂密封的金属线密封步骤。
根据所述制造方法,可在将盖固定在容器上的同时,将半导体激光器树脂密封。由此,人眼安全光源的制造变得容易,从而能够提高生产性。
本发明并不限定于上文所述的各实施方式,能够在权利要求所示的范围内进行各种变更,将不同实施方式中分别公开的技术手段适当组合而获得的实施方式也包含在本发明的技术范围内。进而,通过将各实施方式中分别公开的技术手段组合,可形成新的技术特征。
附图标记说明
1~6:人眼安全光源
7:光学传感器
100、200:半导体激光器
100l:左发光端面
100r、200r:右发光端面
102:基座
104:引线框架
104a:阳极部
104b:阴极部
106:树脂部
108、108a、208、308:封装体(容器)
110:金属线
114、214:激光
116、216:反射面
118:光轴
120、220、320:凹部
122:露出部
123:底面
124、224:开口
140:透明树脂层(密封树脂、硬化后的第1树脂)
140a:第1区域
140b:第2区域
141:暂时硬化的透明树脂(暂时硬化的第1树脂)
142:液状透明树脂(第1树脂)
144:透明树脂角部(第1角部)
150、150a、150b、250、350:罩盖(盖、硬化后的第2树脂)
152l、252l:左排气孔(第2孔)
152m:主排气孔(第2孔)
152r、252r:右排气孔(第2孔)
154、154b、254:树脂填充孔(第1孔)
156、256:阶差部(嵌合部)
157、257:外周部
158、158a、158b:钩部(啮合部)
352:散射树脂(第2树脂)
354:散射树脂角部(第2角部)
732:光接收部
734:控制部
P1:透明树脂基准位置(密封树脂的开口侧的交界面的基准位置置)
P2:散射树脂基准位置(盖的开口侧的交界面的基准位置置)
S:空隙

Claims (11)

1.一种人眼安全光源,其特征在于具有:
半导体激光器,其射出激光;
容器,其具有供载置所述半导体激光器的底面、反射所述激光的反射面以及放射被反射后的所述激光的开口;
盖,其覆盖所述开口的至少一部分;以及
密封树脂,其设置在所述容器内,将所述半导体激光器密封,且将所述盖固定在所述容器上。
2.根据权利要求1所述的人眼安全光源,其特征在于:
所述盖散射所述激光,且设置在所述开口中的至少所述激光的光路上。
3.根据权利要求1或2所述的人眼安全光源,其特征在于:
所述盖具有与所述密封树脂啮合的啮合部。
4.根据权利要求3所述的人眼安全光源,其特征在于:
所述盖具有至少1个第1孔,
所述啮合部设置在所述第1孔。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的人眼安全光源,其特征在于:
所述盖具有至少1个第2孔,
所述容器内的空气的至少一部分通过所述第2孔被排出。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的人眼安全光源,其特征在于:
所述盖具有与所述开口嵌合的嵌合部。
7.根据权利要求1或2所述的人眼安全光源,其特征在于:
所述盖设置在所述容器的内部,
在所述容器设置有与所述密封树脂的所述开口侧的交界面的基准位置对应的第1角部。
8.根据权利要求7所述的人眼安全光源,其特征在于:
在所述容器设置有与所述盖的所述开口侧的交界面的基准位置对应的第2角部。
9.一种人眼安全光源的制造方法,其特征在于包括:
半导体激光器载置步骤,将射出激光的半导体激光器载置在容器的底面,所述容器具有反射所述激光的反射面以及放射被反射后的所述激光的开口;
盖载置步骤,将具有第1孔的盖以该盖覆盖所述开口的至少一部分的方式载置在所述容器上;
填充步骤,通过所述第1孔向所述容器内填充第1树脂,直到至少该第1树脂接触到所述盖为止;以及
硬化步骤,使所填充的所述第1树脂硬化;且
硬化后的所述第1树脂将所述盖固定在所述容器上。
10.一种人眼安全光源的制造方法,其特征在于包括:
半导体激光器载置步骤,将射出激光的半导体激光器载置在容器的底面,所述容器具有反射所述激光的反射面以及放射被反射后的所述激光的开口;
填充步骤,向所述容器内填充第1树脂;
盖载置步骤,将盖以该盖与所述第1树脂接触的方式,且以该盖覆盖所述开口的至少一部分的方式载置;以及
硬化步骤,将与所述盖接触的所述第1树脂硬化;且
硬化后的所述第1树脂将所述盖固定在所述容器上。
11.一种人眼安全光源的制造方法,其特征在于包括:
半导体激光器载置步骤,将射出激光的半导体激光器载置在容器的底面,所述容器具有反射所述激光的反射面以及放射被反射后的所述激光的开口;
填充步骤,向所述容器内填充第1树脂;
暂时硬化步骤,将所填充的所述第1树脂暂时硬化;
再填充步骤,向所述容器内,在暂时硬化的所述第1树脂之上进而填充第2树脂;以及
正式硬化步骤,将暂时硬化的所述第1树脂与所填充的所述第2树脂同时硬化;且
硬化后的所述第2树脂成为覆盖所述开口的至少一部分的盖,
硬化后的所述第1树脂将所述盖固定在所述容器上。
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