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帽构件以及采用该帽构件的 半导体装置

阅读：179发布：2020-05-14

专利汇可以提供帽构件以及采用该帽构件的半导体装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种帽构件以及采用该帽构件的半导体装置。该帽构件能够缓解可靠性的退化并提高制造产率。该帽构件具有圆柱形的侧壁部分；顶面部分，封闭侧壁部分的一端并具有形成在顶面部分中的光出射孔；光透射窗，安装到顶面部分以将光出射孔堵塞；以及法兰部分，布置在侧壁部分的另一端并焊接在其上安装有半导体激光器芯片的管座的上表面上。凹槽部分形成在顶面部分的内表面中，并且该凹槽部分使得顶面部分的在预定区域中的部分比其它部分更薄。，下面是帽构件以及采用该帽构件的半导体装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种帽构件，包括：
圆柱形的侧壁部分；
顶面部分，封闭所述侧壁部分的一端，并具有形成在所述顶面部分内的预定区域中的开口；
光透射窗构件，安装到所述顶面部分以将所述开口堵塞；
低熔点玻璃，用于气密地安装所述窗构件；以及
安装部分，布置在所述侧壁部分的另一端并固定在支撑基体上，并且在所述支撑基体上安装有半导体芯片，
其中，在所述侧壁部分的内表面和所述顶面部分的内表面中的至少一者中形成凹槽部分，所述凹槽部分使得所述侧壁部分和所述顶面部分中的所述至少一者在一个或多个位置具有比所述侧壁部分和所述顶面部分中的所述至少一者的其它部分较薄的部分，所述凹槽部分至少形成在所述顶面部分的内表面中，
所述低熔点玻璃的部分形成在所述顶面部分的内表面中形成的所述凹槽中，所述安装部分与所述侧壁部分一体地形成在所述侧壁部分的另一端，并具有形成在所述安装部分上的突出部分，所述突出部分向所述支撑基体突出并被按压到所述支撑基体的上表面上；
所述安装部分以预定的曲率半径向圆柱形的侧壁部分的外部弯曲，从而所述安装部分包括平面部分；
所述突出部分形成在所述平面部分上；以及
所述突出部分绕所述安装部分的与所述侧壁部分相反的端部而形成在所述安装部分上，以使突出部分的外圆周与安装部分的所述端部一致。
2.如权利要求1所述的帽构件，其中
所述顶面部分具有形成在所述开口的至少部分的边缘部分中的第一台阶部分，以及所述第一台阶部分形成所述顶面部分中的较薄的所述部分。
3.如权利要求2所述的帽构件，其中
所述顶面部分中的开口在平面图中所见形成为圆形，以及
所述第一台阶部分形成于所述开口的边缘部分的整个周边。
4.如权利要求1至3任一项所述的帽构件，其中
第一凹槽部分形成在所述顶面部分的预定区域中，以及
所述第一凹槽部分形成所述顶面部分中较薄的所述部分。
5.如权利要求4所述的帽构件，其中
所述第一凹槽部分在平面图中所见沿圆周形成以围绕所述开口。
6.如权利要求4所述的帽构件，其中
所述第一凹槽部分形成在所述顶面部分的内表面和外表面中。
7.如权利要求1至3任一项所述的帽构件，其中
第二台阶部分形成在所述侧壁部分的预定区域中，以及
所述第二台阶部分形成所述侧壁部分中较薄的所述部分。
8.如权利要求7所述的帽构件，其中
所述第二台阶部分形成为沿所述侧壁部分的圆周方向绕一圈。
9.如权利要求7所述的帽构件，其中
所述第二台阶部分形成在所述侧壁部分的至少两个位置。
10.如权利要求1至3任一项所述的帽构件，其中
第二凹槽部分形成在所述侧壁部分的预定区域中，以及
所述第二凹槽部分形成所述侧壁部分中较薄的所述部分。
11.如权利要求10所述的帽构件，其中
所述第二凹槽部分形成为沿所述侧壁部分的圆周方向绕一圈。
12.如权利要求10所述的帽构件，其中
所述第二凹槽部分形成在所述侧壁部分的至少两个位置。
13.如权利要求10所述的帽构件，其中
所述第二凹槽部分形成在所述侧壁部分的内表面和外表面中。
14.一种半导体装置，包括：
半导体芯片；
支撑基体，在所述支撑基体上安装所述半导体芯片；以及
如权利要求1所述的帽构件，
其中所述帽构件固定在所述支撑基体上以覆盖所述半导体芯片。
15.如权利要求14所述的半导体装置，其中
由于所述帽构件固定在所述支撑基体上，所述半导体芯片被气密密封在所述帽构件中。
16.如权利要求14或15所述的半导体装置，其中
所述半导体芯片是氮化物基半导体激光器芯片。
17.如权利要求14或15所述的半导体装置，其中
所述支撑基体在平面图中所见基本上为圆形的，以及
所述支撑基体的直径为3.8mm或更小。

说明书全文

帽构件以及采用该帽构件的半导体装置

技术领域

[0001] 本发明涉及用于覆盖半导体芯片的帽构件，并涉及采用该帽构件的半导体装置。

背景技术

[0002] 作为用于在光拾取装置中使用的半导体激光芯片(半导体芯片)的一种类型的封装，常规地已知罐式封装型半导体激光装置(半导体装置)，其中半导体芯片封装于金属帽构件中。取决于结合到封装的半导体装置中的半导体激光芯片的种类，一些这种罐式封装型半导体激光装置具有气密密封在以上提及的帽构件中的半导体激光芯片。例如，对于氮化物基半导体激光器芯片，当它们在空气气氛中驱动时，灰尘会粘附到它们的激光输出部，或者有机物质可能在它们的激光输出部烧结，不利地导致特性退化。对于这个原因，氮化物基半导体激光器芯片用于光学拾取装置等中的光源时，通常以气密密封的状态结合在罐式封装中。

[0003] 在用于将半导体激光器芯片密封于其中的帽构件中形成有开口，通过该开口提取激光。通过使用低熔点玻璃，由玻璃形成的光透射窗气密地安装于帽构件中的开口的边缘部分，从而堵塞该开口。例如在JP-A-2005-101481中公开了这种帽构件的结构。

[0004] 另一方面，在电子装置比如笔记本个人电脑的小型化的最新趋势下，为了将包括比如光学拾取装置的光盘驱动器结合到这样的电子装置中，需要薄型化光盘驱动。伴随着这种趋势，需要减小在光学拾取装置中用作光源的罐式封装型半导体激光装置的尺寸。

[0005] 然而，减小罐式封装型半导体激光装置的尺寸会不利地导致散热特性退化。由于退化的散射特性，在驱动半导体激光器芯片时所产生的热量的少部分被散出，导致半导体激光芯片的更高的芯片温度。因为这会使芯片特性以及半导体激光器芯片的可靠性退化，所以期望改善散热特性。

[0006] 基于这个背景，常规已知的罐式封装型半导体激光装置的结构即使在减小尺寸的情况下也允许散热特性的改善。图45是图解常规已知的罐式封装型半导体激光装置的结构的截面图。如图45所示，常规已知的罐式封装型半导体激光装置设置有管座3001、设置在管座3001上的块部(block portion)3002、经由副固定架3003安装在块部3002的侧面上的半导体激光器芯片3004、用于向半导体激光器芯片3004提供电源的引脚3005、以及用于将半导体激光器芯片3004气密密封于其中的帽构件3100。在该罐式封装型半导体激光装置中，为了改善散射性能，其上安装有半导体激光器芯片3004的块部3002形成得尽可能大。也就是，块部3002用作热沉，并使该块部3002形成得尽可能大以保证期望的散热。

[0007] 帽构件3100通过金属板的压制工艺形成，并且包括圆柱形的侧壁部分3101、设置于侧壁部分3101一端的顶面部分3102、以及设置在侧壁部分3101的另一端的法兰部分3103。在帽构件3100的顶面部分3102中，设置有通过其提取激光的开口3102a，并且帽构件3100的开口3102a由光透射窗3104覆盖，从而将半导体激光器芯片3004气密地密封在里面。光透射窗3104通过使用低熔点玻璃3105安装到帽构件3100。

[0008] 另一方面，由于金属板以预定的曲率半径向侧壁部分3101的外部弯曲，所以帽构件3100的法兰部分3103形成在圆柱形的侧壁部分3101的另一端。法兰部分3103焊接到管座3001的上表面，结果帽构件3100固定到管座3001的上表面，从而覆盖半导体激光器芯片3004和块部3002。

[0009] 这里，在图45所示的罐式封装型半导体激光装置中，为了改善散热特性，块部3002形成得尽可能大，并且因此使得覆盖块部3002的帽构件3100的直径D尽可能大，以大到足以覆盖块部3002。

[0010] 图46是图解用于在图45所示的罐式封装型半导体激光装置中将帽构件固定在管座上的方法的截面图。现在将参考图46描述用于将帽构件3100固定在管座3001上的方法。首先，将帽构件3100放置在管座3001的上表面上以覆盖块部3002和半导体激光芯片3004。然后，使第二电极3300与管座3001的下表面接触，并且还使第一电极3200向管座
3001移动(图46中箭头S的方向)，从而第一电极3200将帽构件3100的法兰部分3103压在管座3001的上表面。电流在第一电极3200和第二电极3300之间穿过。这引起部分法兰部分3103由于电阻引起的热而熔化，结果帽构件3100的法兰部分3103焊接在管座3001的上表面。以这种方式，半导体激光芯片3004气密密封在帽构件3100中。

[0011] 然而，在图45所示的罐式封装型半导体激光装置中，由于使帽构件3100的直径D尽可能大，因此从侧壁部分3101的外表面到法兰部分3103的一端的距离b小。因此，当第一电极3200(见图46)将帽构件3100的法兰部分3103压在管座3001的上表面上时，不利地，以预定的曲率半径弯曲的部分(称为弯曲表面部分(倒圆部分)3106)被按压。结果，当第一电极3200按压法兰部分3103时，不利地，力也被施加到除法兰部分3103之外的部分，即也施加到侧壁部分3101和顶表面部分3102。

[0012] 因为用于将光透射窗3104气密地安装的低熔点玻璃3105相对较脆，如果力施加到帽构件3100的侧壁部分3101和顶面部分3102，则不利的是，力可能使低熔点玻璃3105断裂，引起光透射窗3104脱落，或可能在低熔点玻璃3105中引发裂纹。这会使得罐式封装失去气密性，并因此使半导体激光器芯片3004的芯片特性退化。因此，上述的常规罐式封装型半导体激光装置具有低可靠性和低制造产率的问题。

[0013] 顺便提及，即使当第一电极3200按压法兰部分3103时低熔点玻璃3105没有断裂或没有引发裂纹，应力也会保留在帽构件3100中。结果，当外力施加到其中保留有该应力的帽构件3100时，不利地，低熔点玻璃3105容易断裂或容易引发裂纹。

[0014] 另一方面，在具有不同于图45所示的罐式封装型半导体激光装置的通常封装尺寸的罐式封装型半导体激光装置中，比如外径为9mm、5.6mm等的装置，从帽构件的侧壁部分的外表面到法兰部分的一端要保证足够长的距离。因此，当帽构件焊接在管座的上表面上时，与图45所示的罐式封装型半导体激光装置相比，力不太可能施加到帽构件的侧壁部分和顶面部分。因此，当焊接帽构件时，用于气密安装光透射窗的低熔点玻璃不太可能断裂或引发裂纹。

[0015] 然而，不利的是，因为如上所述用于气密安装光透射窗的低熔点玻璃是脆的，如果外力施加到帽构件，即使在以上提及的具有通常尺寸的罐式封装型半导体激光装置中，低熔点玻璃也可能不利地断裂，引起光透射窗的脱落，或可能引发裂纹。这会导致产品(罐式封装型半导体激光装置)的低可靠性和低制造产率的问题。

发明内容

[0016] 本发明设计来解决上述问题，且本发明的一个目的是提供能够缓解可靠性退化并能提高制造产率的帽构件。

[0017] 本发明的另一个目的是提供一种具有高可靠性的半导体装置。

[0018] 为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，帽构件包括：圆柱形的侧壁部分；顶面部分，封闭侧壁部分的一端并具有形成在顶面部分内的预定区域中的开口；窗构件，安装于顶面部分以堵塞该开口；以及安装部分，布置在侧壁部分的另一端并安装在其上安装有半导体芯片的支撑基体上。这里，侧壁部分和顶面部分中至少之一在一个或多个位置的部分形成为比其它部分更薄。

[0019] 在根据第一方面的帽构件中，如上所述，侧壁部分和顶面部分中至少之一在一个或多个位置的部分形成为比其它部分更薄。因此，如果当安装(焊接)帽构件时力施加到帽构件的侧壁部分和顶面部分，则该力可以由设置在帽构件中的更薄的部分缓解。结果，即使在堵塞开口的窗构件使用相对较脆的低熔点玻璃气密地安装的情况下，也可以缓解力向低熔点玻璃的施加(传播)。也就是，较薄的部分比其它部分更易变形，因此当力施加到帽构件时，较薄的部分变形并由此使得该力不容易传播到低熔点玻璃。以这种方式，可以缓解低熔点玻璃断裂并引起窗构件脱落，或者低熔点玻璃引发裂纹的不便。因此，通过使用该帽构件构建半导体装置，可以提高半导体装置的制造产率。而且，因为可以缓解半导体装置的气密性的损失，所以可以缓解可靠性的退化。

[0020] 此外，在根据第一方面的帽构件中，对于上述结构，即使在帽构件被固定(焊接)之后，外力施加到帽构件，设置在帽构件中的较薄的部分也能缓解施加到帽构件的外力。以这种方式，可以缓解力向低熔点玻璃的施加(传播)，因此即使在这种情况，也可以缓解用于气密地安装窗构件的低熔点玻璃断裂，或者低熔点玻璃引发裂纹的不便。

[0021] 在上述根据第一方面的帽构件中，优选顶面部分具有形成在开口的边缘部分的至少一部分中的第一台阶部分，并且第一台阶部分形成顶面部分中的较薄的部分。通过这种结构，部分顶面部分可以容易地形成为比其它部分薄。因此，即使力施加到帽构件，也可以容易地缓解低熔点玻璃断裂并导致窗构件脱落、或者低熔点玻璃引发裂纹的不便。

[0022] 在这种情况下，优选顶面部分中的开口形成为如在平面图中所见为圆形，并且该第一台阶部分形成于开口的边缘部分的整个周边。通过这种结构，可以更容易地缓解低熔点玻璃断裂并导致窗构件脱落、或者低熔点玻璃引发裂纹的不便。

[0023] 在上述根据第一方面的帽构件中，第一凹槽部分可以形成在顶面部分中的预定区域中，以使该第一凹槽部分形成顶面部分中的较薄的部分。通过这种结构，部分顶面部分能够容易地形成为比其它部分更薄。因此，即使力施加到帽构件，也可以容易地缓解低熔点玻璃断裂并导致窗构件脱落、或者低熔点玻璃引发裂纹的不便。因此，可以容易地缓解可靠性的退化并提高制造产率。

[0024] 在上述其中第一凹槽部分形成在顶面部分的结构中，优选第一凹槽部分如在平面图中所见形成为圆周状以围绕开口。通过这种结构，可以更加容易地缓解低熔点玻璃断裂并导致窗构件脱落、或者低熔点玻璃引发裂纹的不便。

[0025] 在上述其中第一凹槽部分形成在顶面部分的结构中，第一凹槽部分可以形成顶表面部分的内表面和外表面之一中。

[0026] 在上述其中第一凹槽部分形成在顶面部分的结构中，第一凹槽部分可以形成在顶面部分的内表面和外表面中。

[0027] 在上述根据第一方面的帽构件中，优选第二台阶部分形成在侧壁部分中的预定区域中，并且第二台阶部分形成侧壁部分中较薄的部分。通过这种结构，部分侧壁部分可以容易地形成为比其它部分更薄。因此，即使力施加到帽构件，也可以容易地缓解低熔点玻璃断裂并导致窗构件脱落、或者低熔点玻璃引发裂纹的不便。

[0028] 在这种情况下，优选第二台阶部分形成为沿侧壁部分的圆周方向绕一周。通过这种结构，可以更容易地缓解低熔点玻璃断裂并导致窗构件脱落、或者低熔点玻璃引发裂纹的不便。

[0029] 在上述第二台阶部分形成在侧壁部分中的结构中，第二台阶部分可以形成在侧壁部分的两个或多个位置。

[0030] 在上述根据第一方面的帽构件中，优选第二凹槽部分形成在侧壁部分中的预定区域中，且第二凹槽部分形成侧壁部分中较薄的部分。通过这种结构，部分侧壁部分可以容易地形成为比其它部分更薄。因此，即使力施加到帽构件，也可以容易地缓解低熔点玻璃断裂并导致窗构件脱落、或者低熔点玻璃引发裂纹的不便。

[0031] 在这种情况下，优选第二凹槽部分形成为沿侧壁部分的圆周方向绕一周。对于这种结构，可以更加容易地缓解低熔点玻璃断裂并导致窗构件脱落、或者低熔点玻璃引发裂纹的不便。

[0032] 在上述第二凹槽部分形成在侧壁部分中的结构中，第二凹槽部分可以形成在侧壁部分中的两个或多个位置。

[0033] 在上述第二凹槽部分形成在侧壁部分中的结构中，第二凹槽部分可以形成在侧壁部分的内表面和外表面之一中。

[0034] 在上述第二凹槽部分形成在侧壁部分中的结构中，第二凹槽部分可以形成在侧壁部分的内表面和外表面中。

[0035] 形成在侧壁部分中的第二凹槽部分可以是线性形状，或可以给定任何其它形状。例如，第二凹槽部分可以是具有预定或更大宽度的条形槽，并可以在侧壁部分中具有两次或多次台阶变化的内径和外径。在第二凹槽部分形成为具有两次或多次台阶变化的内径和外径的情况下，可以更容易地缓解低熔点玻璃断裂并导致窗构件脱落、或者低熔点玻璃引发裂纹的不便。

[0036] 在上述根据第一方面的帽构件中，优选安装部分与侧壁部分一体地形成在侧壁部分的另一端，并且其上形成有突出部分，并且突出部分向支撑基体突出并按压到支撑基体的上表面上；安装部分以预定的曲率半径向圆柱形的侧壁部分的外部弯曲，从而安装部分包括平面部分；并且突出部分形成在该平面部分上。对于这种结构，即使当安装部分用电极按压以将帽构件焊接在支撑基体的上表面上时，也可以以良好的状态将要被焊接的突出部分按压到支撑基体的上表面上。因此，当帽构件被安装(焊接)时，可以缓解力向安装部分之外的其它部分即向侧壁部分和顶面部分的施加。由此可以有效地缓解低熔点玻璃断裂并导致窗构件脱落、或者低熔点玻璃引发裂纹的不便。

[0037] 在这种情况下，优选突出部分形成在安装部分上，并在安装部分的与侧壁部分相反的端部中。对于这种结构，突出部分可以容易地形成在安装部分的平面部分上；因此，可以容易地以良好的状态将突出部分按压到支撑基体的上表面上。由此可以更有效地缓解低熔点玻璃断裂并导致窗构件脱落、或者低熔点玻璃引发裂纹的不便。

[0038] 根据本发明的第二方面，半导体装置包括：半导体芯片；支撑基体，在该支撑基体上安装有半导体芯片；以及上述根据第一方面的帽构件。这里，帽构件安装在支撑基体上以覆盖半导体芯片。对于这种结构，可以容易地缓解半导体激光装置的可靠性的退化并提高半导体装置的制造产率。

[0039] 在上述根据第二方面的半导体装置中，将帽构件固定在支撑基体上允许半导体芯片被容易地气密密封在帽构件中。

[0040] 在上述根据第二方面的半导体装置中，优选半导体芯片为氮化物基半导体激光器芯片。对于这种结构，可以容易地获得能够缓解芯片特性退化以及可靠性退化的氮化物基半导体激光装置。

[0041] 在上述根据第二方面的半导体装置中，优选支撑基体基本为如从平面图中所见的圆形，并且支撑基体具有3.8mm或更小的直径。通过将这种结构应用到上述根据第二方面的半导体装置中，可以容易地获得具有高可靠性的紧凑的封装(紧凑的半导体装置)。这使得可以容易地应对半导体装置的小型化。其中支撑基体具有3.8mm或更小的直径的半导体装置的示例包括支撑基体具有3.8mm、3.3mm等直径的这种封装尺寸的半导体装置(封装)。

[0042] 如上所述，根据本发明，可以容易地获得可以缓解可靠性的退化并能提高制造产率的帽构件。

[0043] 根据本发明，也可以容易地获得具有高可靠性的半导体装置。附图说明

[0044] 图1是根据本发明第一实施例的半导体激光装置的截面图；

[0045] 图2是根据本发明第一实施例的半导体激光装置的整体透视图；

[0046] 图3是根据本发明第一实施例的半导体激光装置的分解图；

[0047] 图4是根据本发明第一实施例的半导体激光装置中的帽构件的整体透视图；

[0048] 图5是根据本发明第一实施例的半导体激光装置中的帽构件的平面图；

[0049] 图6是沿图5中线2000-2000的截面图；

[0050] 图7是根据本发明第一实施例的半导体激光装置的平面图，其中所示除去了帽构件；

[0051] 图8是根据本发明第一实施例的半导体激光装置的局部放大图；

[0052] 图9是根据本发明第一实施例结合到半导体激光装置中的半导体激光器芯片的截面图；

[0053] 图10是根据本发明第一实施例结合到半导体激光装置中的半导体激光器芯片的平面图；

[0054] 图11是图解根据本发明第一实施例结合到半导体激光装置中的半导体激光器芯片的制造方法的透视图；

[0055] 图12是图解根据本发明第一实施例结合到半导体激光装置中的半导体激光器芯片的制造方法的透视图；

[0056] 图13是图解根据本发明第一实施例的半导体激光装置中半导体激光器芯片的安装方法的示意图；

[0057] 图14是图解以帽构件气密密封半导体激光器芯片的方法的示意图；

[0058] 图15是图解以帽构件气密密封半导体激光器芯片的方法的示意图；

[0059] 图16是根据本发明第二实施例的半导体激光装置的截面图；

[0060] 图17是根据本发明第二实施例的半导体激光装置的整体透视图；

[0061] 图18是根据本发明第二实施例的半导体激光装置中的帽构件的整体透视图；

[0062] 图19是根据本发明第二实施例的半导体激光装置中的帽构件的截面图；

[0063] 图20是图解以帽构件气密密封半导体激光器芯片的方法的示意图；

[0064] 图21是图解以帽构件气密密封半导体激光器芯片的方法的示意图；

[0065] 图22是图解作为比较例的半导体激光装置的结构的示意图；

[0066] 图23是图解作为比较例的半导体激光装置的结构的示意图；

[0067] 图24是图解通过将负荷施加到帽构件的顶面部分来测量容许负荷(withstand load)的方法的示意图；

[0068] 图25是图解通过将负荷施加到帽构件的侧壁部分来测量容许负荷的方法的示意图；

[0069] 图26是根据本发明第三实施例的半导体激光装置的截面图；

[0070] 图27是根据本发明第三实施例的半导体激光装置的整体透视图；

[0071] 图28是根据本发明第三实施例的半导体激光装置中的帽构件的整体透视图；

[0072] 图29是根据本发明第三实施例的半导体激光装置中的帽构件的平面图；

[0073] 图30是沿图29中线2100-2100截取的截面图；

[0074] 图31是根据本发明第四实施例的半导体激光装置的截面图；

[0075] 图32是根据本发明第四实施例的半导体激光装置的整体透视图；

[0076] 图33是根据本发明第四实施例的半导体激光装置中的帽构件的整体透视图；

[0077] 图34是根据本发明第四实施例的半导体激光装置中的帽构件的平面图；

[0078] 图35是沿图34中线2200-2200截取的截面图；

[0079] 图36是根据本发明第五实施例的半导体激光装置的截面图；

[0080] 图37是根据本发明第五实施例的半导体激光装置中的帽构件的截面图；

[0081] 图38是根据本发明第一修改例的帽构件的截面图；

[0082] 图39是根据本发明第二修改例的帽构件的截面图；

[0083] 图40是根据本发明第三修改例的帽构件的截面图；

[0084] 图41是根据本发明第四修改例的帽构件的整体透视图；

[0085] 图42是根据本发明第四修改例的帽构件的截面图；

[0086] 图43是根据本发明第五修改例的帽构件的截面图；

[0087] 图44是根据本发明第六修改例的帽构件的截面图；

[0088] 图45是图解常规已知的罐式封装型半导体激光装置的结构的截面图；以及[0089] 图46是图解在图45所示的常规已知的罐式封装型半导体激光装置中将帽构件固定到管座上的方法的截面图。

具体实施方式

[0090] 以下将参照附图详细描述本发明的实施例。以下描述的实施例涉及这样的情况，其中，本发明应用到作为根据本发明的半导体装置的一个示例的罐式封装型半导体激光装置。以下的描述涉及直径为3.3mm的封装尺寸的半导体装置。

[0091] 第一实施例

[0092] 图1是根据本发明第一实施例的半导体激光装置的截面图。图2是根据本发明第一实施例的半导体激光装置的整体透视图。图3是根据本发明的第一实施例的半导体激光装置的分解透视图。图4至8是图解根据本发明第一实施例的半导体激光装置的结构的示意图。首先，参照图1至8，将描述根据本发明第一实施例的半导体激光装置的结构。

[0093] 根据第一实施例的半导体激光装置具有罐式封装型结构。如图1至3所示，该结构设置有：管座1；设置在管座1的上表面上的块部2(见图1和3)；安装到块部2的侧面的副固定架10；安装在副固定架10上的半导体激光器芯片30；焊接(固定)在管座1的上表面上以覆盖半导体激光器芯片30等的帽构件100；以及三个引脚3、4和5。管座1是根据本发明的“支撑基体”的示例，而半导体激光器芯片30是根据本发明的“半导体芯片”的示例。

[0094] 管座1由比如铜或铁的金属材料形成，并形成为圆盘形状，如图3所示。管座1的外径为3.3mm，且管座1的表面例如镀覆有金。在管座1的上表面上设置有块部2，块部2用作散发半导体激光器芯片30中产生的热的热沉。块部2由与管座1相同的材料形成，并与管座1一体地形成。为了保证期望的散热，块部2形成得尽可能大。块部2的表面例如也镀覆有金。而且，如图1和3所示，在管座1中的预定区域中，形成通孔1a和1b，引脚4和5分别通过通孔1a和1b5连接。

[0095] 如图8所示，副固定架10包括：由SiC、AlN、Si或金刚石等形成的绝缘基体部分11；以及分别形成在基体部分11的上、下表面上的金属膜12和13。金属膜12和13中每个由例如从基体部分11侧面依次层叠的Ti(钛)层(未示出)、Pt(铂)层(未示出)以及Au(金)层(未示出)构成。如图1、3和7所示，副固定架10通过AuSn焊料层6(见图
7)固定在块部2的一个侧面的顶端侧部分上的预定区域中。副固定架10具有与块部2一起散发半导体激光器芯片30中产生的热的作用。

[0096] 半导体激光器芯片30是含有氮化物半导体的氮化物基半导体激光器芯片。如图8所示，半导体激光器芯片分别在其上表面和下表面侧具有p侧电极38和n侧电极39；半导体激光器芯片30布置有面对副固定架10的n侧电极39，并经由AuSn焊料层7固定到副固定架10上。这里，假定氮化物半导体至少具有组成AlxGayInzN(0≤x≤1，0≤y≤1，
0≤z≤1，且x+y+z＝1)。这里，在氮化物半导体中约20％或更少的氮原子可以用As、P和Sb中任一替换；该氮化物半导体可以掺杂有Si、O、Cl、C、Ge、Zn、Cd、Mg和Be中任一。半导体激光器芯片30的细节将在后面给出。

[0097] 如图1至3所示，三个引脚3、4和5中每个由比如铜或铁的金属材料形成，并且它们的表面镀覆有例如金。在三个引脚3、4和5中，引脚3直接安装到管座1的背(下)面上的预定区域。另一方面，在三个引脚3、4和5中，引脚4和5穿过通孔1a和1b以使它们的一个端部突出到管座1的上表面之上，固定到管座1，并经玻璃等的绝缘环20与管座1绝缘。如图1、3、7和8所示，引脚5的一个端部经由键合引线8电连接到半导体激光器芯片30的p侧电极38(见图8)；另一方面，引脚4的一个端部经由键合引线9和AuSn焊料层7电连接到半导体激光器芯片30的n侧电极39(见图8)。

[0098] 如图2所示，气密地安装到管座1的上表面上的帽构件100通过比如科瓦铁镍钴合金(Kovar)、45合金(45Alloy)或铁等的金属材料的金属片的压制工艺形成，并包括圆柱形的侧壁部分101、一体地设置在侧壁部分101一端的顶面部分102以及一体地设置在侧壁部分101另一端的法兰部分103。帽构件100的表面镀覆有例如镍。此外，如图4至6所示，在帽构件100的顶面部分102中，形成光出射孔102a，从半导体激光器芯片30发射的激光通过该光出射孔102a取出到外部。如图5所示，光出射孔102a形成为圆形，如平面图中所示，并基本布置在顶面部分102的中心部分。此外，为了允许半导体激光器芯片30被气密地密封在里面，光出射孔102a用由玻璃、塑料等形成的光透射窗堵塞，该透射窗能够透射激光。具体地，如图6所示，因为光透射窗104使用低熔点玻璃105从帽构件100的内部被气密地安装，所以在顶面部分102中的光出射孔102a用光透射窗104堵塞。法兰部分103是根据本发明的“安装部分”的示例，且光透射窗104是根据本发明的“光透射窗构件”的示例。光出射孔102a是根据本发明的“开口”的示例。

[0099] 帽构件100的法兰部分103相对于侧壁部分101以预定的曲率半径R1向侧壁部分101的外部弯曲，从而一体地形成在侧壁部分101的另一端。此外，为了使帽构件100可以覆盖块部2，圆柱形的侧壁部分101被赋予约2.28mm的直径(外径)D11。帽构件100的法兰部分103被赋予约2.61mm的外径D12。法兰部分103被赋予0.25mm(最大)的曲率半径R1。在第一实施例中，从侧壁部分101的外表面到法兰部分103的一端103a的距离W11约为0.17mm(＝(2.61-2.28)/2)，且曲率半径R1为0.25mm(最大)；因此，法兰部分103具有弯曲表面。此外，在第一实施例中，帽构件100的法兰部分103形成为，当在截面上看帽构件100时，沿法兰部分103的底面的线a11和沿侧壁部分101的线a12以钝角θ1交叉。

[0100] 法兰部分103在其底面上具有突出部分106，该突出部分106的形状为在与顶面部分102相反的方向上突出(向管座1侧突出)的突出物。突出部分106具有约0.1mm的宽度w12，并形成为沿法兰部分103的圆周方向绕一圈，如图5所示。此外，突出部分106绕法拉部分103的一端(端部)103a形成为如在平面图中所见的圆形(圆周状)。另外，如图5和6所示，突出部分106布置在法兰部分103的端部(其与侧壁部分101相反的端部)使突出部分106的外圆周与法兰部分103的端部103a一致。突出部分106是根据本发明的“突出部分”的示例。

[0101] 这里，在第一实施例中，如图1和6所示，在帽构件100的顶面部分102中的预定区域中，顶面部分102具有部分110，且部分110形成为比其它部分更薄。具体地，如图6所示，在顶面部分102的内表面(帽构件100的内表面)的特定区域中，凹槽部分111例如通过压制工艺等形成。该凹槽部分111形成为顶面部分102中较薄的部分。帽构件100的厚度t11(侧壁部分101的厚度和顶面部分102的其它部分的厚度)约为0.1mm，且较薄的部分110的厚度t12约为0.07mm。此外，如图5所示，凹槽部分111形成为如平面图中所见的圆形(圆周状)以围绕光出射孔102a，并因此上述较薄的部分110也形成为圆形(圆周状)以围绕光出射孔102a，如平面图所示。凹槽部分111是根据本发明的“第一凹槽部分”的示例。

[0102] 图9和10是图解结合到根据本发明第一实施例的半导体激光装置中的半导体激光器芯片的结构的示意图。下面，将参照图9和10描述结合到根据本发明第一实施例的半导体激光装置中的半导体激光器芯片的结构。

[0103] 如前所述，半导体激光器芯片30是氮化物基半导体激光器芯片。具体地，如图9所示，在厚度为约40μm到约150μm的n型GaN基板31的上表面上，形成氮化物半导体层35，该氮化物半导体层35包括从n型GaN基板31侧依次层叠的n型覆层(clad layer)32、InGaN有源层33以及p型覆层34。p型覆层34具有高起部分(elevated portion)和高起部分之处外的平面部分，且高起部分形成条状(伸长)的脊部分36。在脊部分36的两侧的p型覆层34的平面部分上，形成由氧化硅形成的绝缘埋层37。

[0104] 此外，在脊部分36的上表面上以及在埋层37的上表面上，形成p侧电极38。p侧电极38例如由具有从p型覆层34侧依次层叠Pd(钯)和Mo(钼)的复合层38a以及具有从复合层38a侧依次层叠的Pt(铂)和Au(金)的复合层38b构成。另一方面，在n型GaN基板31的背(下)面上形成n侧电极39。n侧电极39由具有从n型GaN基板31侧依次层叠的Hf(铪)和Al(铝)的复合层39a以及具有从复合层39a侧依次层叠的Mo(钼)、Pt(铂)和Au(金)的复合层39b构成。

[0105] 此外，如图10所示，半导体激光器芯片30具有约800μm的谐振器长L1以及约400μm的谐振器宽W1。在半导体激光器芯片30的光出射面40上，形成由两层构成的AR(抗反射)涂层42，这两层为从光出射面40依次层叠的氮化铝层(未示出)和氧化铝层(未示出)。另一方面，在与光出射面40相反的谐振器面41上，形成由交替层叠的总共9层的氧化硅层(未示出)和氧化钛层(未示出)构成的HR(高反射)涂层43。

[0106] 图11和12是图解结合到根据本发明第一实施例的半导体激光装置中的半导体激光器芯片的制造方法的透射图。下面，将参照图9到12描述半导体激光器芯片30的制造方法。

[0107] 首先，在厚度约为350μm的n型GaN基板31的上表面上，通过外延生长等依次形成n型覆层32、InGaN有源层33和p型覆层34。然后，在预定区域的部分p型覆层34由蚀刻除去以形成脊部分36。因此，如图9所示，在n型GaN基板31上，形成由n型覆层31、InGaN有源层33和p型覆层34构成的氮化物半导体层35。随后，在脊部分36的两侧形成由氧化硅形成的埋层37。下面，在脊部分36上以及埋层37上形成p侧电极38。

[0108] 然后，n型GaN基板31从其背面侧被抛光或蚀刻以使n型GaN基板31的厚度从约350μm的起始厚度减小到约40μm到150μm的厚度。此后，在n型GaN基板31的背面上形成n侧电极39。因此，获得具有氮化物半导体层35、p侧电极38和n侧电极39形成在其中的晶片(未示出)。下面，该晶片被解理成小条(bar)。然后，如图10所示，通过真空气相沉积、溅射气相沉积、ECR(电子回旋共振)溅射等在将要称为光出射面40的解理面上形成AR涂层42，并且在另一解理面(共振面41)上形成HR涂层43。替代解理，也可以蚀刻晶片以形成面。这样形成的条状芯片45示于图11。

[0109] 随后，条状芯片45粘贴在粘结片50上。下面，通过使用未示出的划线器，以划线器中设置的金刚石划针(scriber)(未示出)在条状芯片45上形成划线46。容纳后，以划线46开始，条状芯片45被解理成单独的小片。下面，如图12所示，粘结片45在垂直于划线46的方向上(在箭头A1和A2的方向上)伸展，从而条状芯片45被分隔成单独的半导体激光器芯片30。由于半导体激光器芯片30粘帖到粘结片50，即使它们被分隔但不散开。分隔(分离)成单独的半导体激光器芯片30也可以不使用金刚石划针进行，可以替换地通过切割或通过激光刻蚀(laser abrasion)进行。这样获得的半导体激光器芯片30在脉冲电流驱动下进行特性评价，并且挑出阈值电流水平小于参考水平的可接受的芯片用于结合到罐式封装型半导体激光装置中。

[0110] 图13是图解根据本发明第一实施例的半导体激光装置中的半导体激光器芯片的安装方法的示意图。下面，将参考图7至9和13描述根据本发明第一实施例的半导体激光装置中的半导体激光器芯片30的安装方法(管芯键合)。

[0111] 首先，如图13所示，管座1放置在管芯键合机(未示出)中的支撑台60上。下面，具有AuSn焊料层6和7事先形成在其上的副固定架10安装在块部2的侧面上。然后，通过上述制造方法获得的半导体激光器芯片30在夹头65的抽吸下移动到副固定架10的AuSn焊料层7之上。此后，半导体激光器芯片30安装在副固定架10的AuSn焊料层7上，并停止从夹头65的抽吸。AuSn焊料层6和7中每个包含比率为70％：30％(重量比)的Au和Sn，并具有约280℃的熔点。下面，用夹头65施加负荷F到半导体激光器芯片30，并将半导体激光器芯片30在约310℃加热5秒以熔化AuSn焊料层6和7。这样，包含在半导体激光器芯片30的n侧电极39(见图8和9)中的Au熔化到AuSn焊料层7中，并且包含在副固定架10的金属膜13(见图8)中的Au熔化到AuSn焊料层6中。结果，AuSn焊料层6和7中的Au/Sn比率从70％：30％(重量比)以这样的方式改变使得Au的含量(比例)增加，导致共晶的形成。此后，通过降低到室温，AuSn焊料层6和7被固化。以这种方式，同时进行管芯键合，由此半导体激光器芯片30、副固定架10和管座1的块部2固定在一起。

[0112] AuSn焊料层6和7也可以由含有的Au和Sn比率为10％：90％(重量比)且熔点约为217℃的AuSn焊料形成。15wt％(重量百分比)或更多的Sn含量提供实用的熔点；因此，优选Sn含量为15wt％以上但在90wt％以下。特别优选的Sn含量为从15wt％到30wt％或从80wt％到90wt％，这提供Au和Sn之间的共晶点(eutectic point)，或者Sn含量为从30wt％到40wt％，这提供高熔点。

[0113] 随后，通过使用引线键合机(未示出)，如图7和8所示，键合引线8连接在半导体激光器芯片30的p侧电极38(见图8)和引脚5之间，而键合引线9连接在副固定架10的金属膜12(见图8)和引脚4之间。以这种方式，半导体激光器芯片30安装在罐式封装的管座1(块部2)上。

[0114] 图14和15是图解以帽构件气密密封半导体激光器芯片的方法的示意图。下面，将结合图14和15描述以帽构件100气密密封半导体激光器芯片30的方法。

[0115] 首先，在上述方式中，将其上安装有半导体激光器芯片30的管座1和帽构件100引入到配备有炉的气密密封机(未示出)中。这里，将大气压下的干燥空气引入该气密密封机中，并且将该机器内部的露点保持在-40℃。然后，炉子内部的温度升高到约260℃，并且刚刚提及的管座1(其上安装有半导体激光器芯片30的管座1)和帽构件100被加热约30分钟。加热完毕后，将管座1(其上安装有半导体激光器芯片30的管座1)和帽构件100从炉中取出，并且在没有暴露到大气的情况下将它们引入到气密密封机(未示出)中。随后，如图14所示，在露点为-40℃的气氛下，将帽构件100放置在管座1的上表面上以覆盖半导体激光器芯片30。

[0116] 下面，使第二电极80接触管座1的下表面，另外第一电极70向管座1移动(在箭头B的方向上)。然后，如图15所示，使用第一电极70将帽构件100的法兰部分103沿箭头B的方向按压，从而突出部分106(见图14)切入管座1的上表面。在这种状态，在第一和第二电极70和80之间施加电压以将电流集中在突出部分106，从而由于电阻引起的热导致部分突出部分106熔化。因此，帽构件100的法兰部分103和管座1被电阻焊接在一起。这里，镀覆在帽构件100的表面上的镍涂层在焊接期间熔化然后固化，由此有效地获得法兰部分103和管座1的气密密封。以这种方式，帽构件100固定(焊接)在管座1上，并且半导体激光器芯片30气密密封在帽构件100中。

[0117] 在第一实施例中，如上所述，帽构件100的顶面部分102的部分110形成为比顶面部分102的其它部分更薄，从而当帽构件100被电阻焊接时，即使由于具有弯曲表面的法兰部分103通过第一电极70按压而将力施加到帽构件100的法兰部分103之外的部分，该力也能够通过设置在100中更薄的部分110被缓解。因此，可以缓解力向用于气密地安装光透射窗104的低熔点玻璃105的施加(传播)。也就是，因为较薄的部分110比其它部分更容易变形，当力施加到帽构件100时，较薄的部分110变形从而使得力不那么容易传播到低熔点玻璃105。以这种方式，可以缓解低熔点玻璃105断裂并引起光透射窗104脱落，或者低熔点玻璃105引发裂纹的不便。因此，通过使用这种帽构件100构建半导体激光装置，可以提高半导体激光装置的制造产率。而且，因为可以缓解半导体激光装置的气密性的损失，所以可以缓解可靠性的退化。

[0118] 此外，在第一实施例中，由于帽构件100如上所述构造，即使在帽构件100固定(焊接)到管座1之后，一些外力施加到帽构件100，设置在帽构件100中的较薄的部分110也可以缓解施加到帽构件100的外力。因此，可以缓解力向低熔点玻璃105的施加(传播)，因此即使在这种情况下，也可以缓解用于将光透射窗104气密地安装的低熔点玻璃105断裂或者该低熔点玻璃105引发裂纹的不便。

[0119] 此外，在第一实施例中，由于凹槽部分111形成在顶面部分102中的预定区域中，所以可以容易地以凹槽部分111形成顶面部分102中较薄的部分110。

[0120] 此外，在第一实施例中，由于凹槽部分111沿圆周地形成从而围绕光出射孔102a，如平面图所示，所以可以更加容易地(有效地)缓解低熔点玻璃105断裂并引起光透射窗104的脱落，或者低熔点玻璃105引发裂纹的不便。

[0121] 第二实施例

[0122] 图16是根据本发明第二实施例的半导体激光装置的截面图。图17是根据本发明第二实施例的半导体激光装置的整体透视图。图18是根据本发明第二实施例的半导体激光装置中的帽构件的整体透视图。图19是根据本发明第二实施例的半导体激光装置中的帽构件的截面图。下面将参照图6以及16至19描述根据本发明第二实施例的半导体激光装置的结构。除了帽构件200之外，这里的结构类似于上述结合第一实施例描述的结构，因此重叠的描述将不再重复。

[0123] 在根据第二实施例的半导体激光装置中，如图16和17所示，帽构件200安装(电阻焊接)在管座1的上表面上。如图18和19所示，与上述根据第一实施例的帽构件100的结构(见图6)不同的是，帽构件200的法兰部分203被赋予0.07mm(最大)的曲率半径R2(见图19)。也就是，在第二实施例中，法兰部分被赋予比上述第一实施例中更小的曲率半径。法兰部分203是根据本发明的“安装部分”的示例。

[0124] 此外，如图19所示，第二实施例中的帽构件200如同第一实施例被赋予约2.28mm的直径(外径)D11；帽构件200的法兰部分203被赋予约2.61mm的外径D12。因此，从侧壁部分101的外表面到法兰部分203的一端203a的距离w11约为0.17mm(＝(2.61-2.28)/2)。因为曲率半径R2是0.07mm(最大)，所以法兰部分203包括宽度w21约为0.1mm的平面部分220。

[0125] 此外，在第二实施例中，法兰部分203这样形成以使当帽构件200在截面图上看时，沿法兰部分203的底面的线a23和沿侧壁部分101的线a22基本垂直地交叉。

[0126] 此外，法兰部分203在其底面上具有突出部分206，该突出部分206的形状为在与顶面部分102相反的方向上突出(向管座1侧突出)的突出物。突出部分206具有约0.1mm的宽度w22。在第二实施例中，突出部分206布置在法兰部分203的上述平面部分220上。此外，如在第一实施例中，突出部分206形成为沿法兰部分203的圆周方向绕一周，并且绕法兰部分203的一端(端部)203a形成为如在平面图中所见的圆形(圆周状)。此外，突出部分206以这种方式布置在法兰部分203的端部(其与侧壁部分101相反的端部)以使突出部分206的外圆周与法兰部分203的一端203a一致。

[0127] 如在第一实施例中，第二实施例中的帽构件200具有在预定区域形成的一部分，该部分形成为比顶面部分102的其它部分更薄。具体地，如图19所示，在顶面部分102的内表面(帽构件200的内表面)的预定区域中，通过压制工艺等形成凹槽部分111。该凹槽部分111形成顶面部分102中较薄的部分110。帽构件200的厚度t11(侧壁部分101的厚度和顶面部分102的其它部分的厚度)约为0.1mm，而较薄的部分110的厚度t12约为0.07mm。此外，如在上述的第一实施例中，凹槽部分111形成为圆形(圆周状)以围绕光出射孔102a，如在平面图中所示，因此上述较薄的部分110也形成为如平面图中所见的圆形(圆周状)以围绕光出射孔102a。

[0128] 在其它方面，第二实施例中的帽构件200的结构类似于上述第一实施例中的结构。通过与上述第一实施例相类似的方法，将第二实施例中的帽构件200电阻焊接在管座1的上表面上，以将半导体激光器芯片30气密密封在里面。

[0129] 在第二实施例中，如上所述，由于帽构件200的法兰部分203被赋予0.07mm(最大)的曲率半径R2，所以平面部分220设置在法兰部分203中，这使得可以形成法兰部分203从而沿法兰部分203的底面的线a23和沿侧壁部分101的线a22基本垂直地交叉。因此，如图20和21所示，当法兰部分203通过第一电极70压制以将帽构件200固定(电阻焊接)在管座1的上表面上时，可以通过按压法拉部分203的平面部分220以良好的状态将突出部分206按压在管座1的上表面上(将其垂直于管座1的上表面按压)。因此，当帽构件200固定(电阻焊接)到管座1的上表面时，可以缓解施加到帽构件200的除法兰部分203之外的部分的力。以这种方式，可以有效缓解低熔点玻璃105的断裂并引起光透射窗104的脱落，或者该低熔点玻璃105引发裂纹的不便。

[0130] 此外，在第二实施例中，如上所述，突出部分206布置在法兰部分203的端部，以使突出部分206的外圆周与法兰部分203的一端203a一致，使得可以容易地在法兰部分203的平面部分220上形成突出部分206。因此可以容易地并以良好的状态将突出部分206按压到管座1的上表面上。这使得可以更有效地缓解低熔点玻璃105的断裂并引起光透射窗104的脱落，或者该低熔点玻璃105引发裂纹的不便。

[0131] 第二实施例的其它效果类似于上述第一实施例。

[0132] 下面，将描述为了证实第二实施例的效果所进行的测试。在这些测试中，将其中根据上述第二实施例的帽构件200焊接到管座的半导体激光装置作为示例1，并且将其中没有设置较薄的部分的帽构件焊接到管座的半导体激光装置作为比较例；对于这些半导体激光装置中的每个，进行光透射窗的脱落和气密性失效的测试。示例1和比较例的半导体激光装置的不同仅在于帽构件，并且其它方面的构造相似。帽构件电阻焊接到管座1通过与上述第一实施例中类似的方法进行。

[0133] 图22和23是图解比较例的半导体激光装置的结构的示意图。如图22和23所示，在比较例的半导体激光装置中，设置有类似于常规半导体激光装置的结构，将半导体激光器芯片30气密密封在里面的帽构件250构造为在顶面部分102和侧壁部分101都没有较薄的部分。此外，在比较例中，如图23所示，帽构件250的法兰部分103如上述第一实施例被赋予0.25mm(最大)的曲率半径R1。在其它方面，这里的结构类似于示例1(或第一实施例)的半导体激光装置的帽构件。

[0134] 示例1和比较例的每种都有1000个样品的半导体激光装置进行这些测试。这些半导体激光装置首先在显微镜下进行目视检验(外形检查)以检查光透射窗的脱落。然后，在排除发现有缺陷的半导体激光装置后，剩余的半导体激光装置进行气密性检查。结果示于表1中。在表1中，对于每个值，分母为测试的样品数，而分子为发现有缺陷的样品数。

[0135] 表1

[0136]

[0137] 如上述表1所示，对于比较例的半导体激光装置，在所测试的1000个样品中，发现一个出现光透射窗的脱落，并且发现一个出现气密性失效。比较而言，对于示例1的样品，在所测试的1000个样品中，没有发现光透射窗的脱落，也没有发现气密性失效。

[0138] 因此，这些结果证实示例1的半导体激光装置能够缓解可靠性的退化并能够提高制造产率。顺便提及，从质量控制的角度看，即使在预定数目的测试样品中出现一个有缺陷的样品，就使得全体检查称为必要，并且如果一旦开始批量制造需要全体检查，则会显著降低制造效率。因此，认为示例1的半导体激光装置较比较例的半导体激光装置提供了更好的效果。

[0139] 下面，为了检查当外力施加到帽构件时低熔点玻璃有多么容易断裂，对于示例1和比较例的半导体激光装置，评价抵抗施加到帽构件的外力的容许负载。容许负载以两种方案测试：其一是负载施加到顶面部分，其二是负载施加到侧壁部分。图24是图解通过将负载施加到帽构件的顶面部分来测试容许负载的方法的示意图。如图24所示，为了将负载施加到顶面部分，金属板90放置在半导体激光装置的帽构件的顶面部分102上，并通过使用负载施加机95将负载施加到金属板90上。在通过上述方法施加预定负载之后，除去负载，并以这种方式制造施加了不同负载的多个半导体激光装置。施加到帽构件的负载以0.25kgf的台阶变化。然后，对这样施加了负载的半导体激光装置的每个进行外观检验和气密性检验以检查低熔点玻璃是否引发裂纹。施加到其中低熔点玻璃已经引发裂纹的半导体激光装置的负载视为其帽构件的容许负载。如图25所示，为了施加负载到侧壁部分，金属板90放置在半导体激光装置的帽构件的侧壁部分101上，并且通过使用负载施加机95将预定负载施加到金属板90。以在将负载施加到顶面部分相同的方式改变施加的负载，并评价容许负载。结果(每个值为十次容许负载测量的平均值)示于表2。

[0140] 表2

[0141]

[0142] (单位：kgf)[0143] 如以上的表2所示，当负载施加到顶面部分时，比较例的容许负载是2.2kgf，比较而言，示例1的容许负载是高于比较例的值3.75kgf。另一方面，当负载施加到侧壁部分时，比较例的容许负载是7.2kgf，比较而言，示例1的容许负载是稍高于比较例的值7.4kgf。这证实了在顶面部分形成凹槽部分使得当外力施加到顶面部分时，低熔点玻璃更不容易断裂。

[0144] 第三实施例

[0145] 图26是根据本发明第三实施例的半导体激光装置的截面图。图27是根据本发明第三实施例的半导体激光装置的整体透视图。图28是根据本发明第三实施例的半导体激光装置中的帽构件的整体透视图。图29和30是图解根据本发明第三实施例的帽构件的结构的示意图。下面，将参照图26至30描述根据本发明第三实施例的半导体激光装置的结构。除了帽构件300之外，这里的结构类似于以上参照第一和第二实施例描述的结构，因此重叠的描述将不再重复。

[0146] 在根据第三实施例的半导体激光装置中，如图26至28所示，在光出射孔102a的边缘部分中，通过压制工艺等形成台阶部分311。台阶部分311是根据本发明的“第一台阶部分”的示例。如图29所示，台阶部分311形成得绕光出射孔102a的边缘部分的整个周边。也就是，台阶部分311绕顶面部分102的光出射孔102a的边缘部分形成为如平面图中所见的圆周状(圆形)。如图30所示，该台阶部分311使得顶面部分102的部分310(具有厚度t32)比顶面部分102的其它部分更薄。该较薄的部分310绕顶面部分102的光出射孔102a的边缘部分形成为如平面图所见的圆周状(圆形)。

[0147] 在其它方面，第三实施例中的帽构件300的结构类似于上述第二实施例中的结构。第三实施例中的帽构件300通过与第二实施例中相类似的方法电阻焊接在管座1的上表面上，从而将半导体激光器芯片30气密密封在里面。

[0148] 在第三实施例中，如上所述，由于台阶部分311形成在光出射孔102a的边缘部分中，台阶部分311允许顶面部分102的部分310容易地形成为比其它部分薄。因此可以容易地获得这样的半导体激光装置，即使力施加到帽构件300，该半导体激光装置也能缓解低熔点玻璃105的断裂并引起光透射窗104的脱落，或者该低熔点玻璃105引发裂纹的不便。

[0149] 第三实施例的其它效果类似于上述第一和第二实施例。

[0150] 下面将描述为了证实上述第三实施例的效果所进行的测试。这些测试通过使用对于上述第二实施例使用的方法类似的方法进行。将根据上述第三实施例的半导体激光装置作为示例2，而对于比较例的结果，使用与上述第二实施例比较的测试中得到的结果。这些结果示于表3中。

[0151] 表3

[0152]

[0153] 如上述表3所示，对于示例2的半导体激光装置，在1000个所测试的样品中，没有发现光透射窗的脱落，并且没有发现气密性失效。这证实了示例2(第三实施例)的半导体激光装置与示例1(第二实施例)的半导体激光装置一样优于比较例的半导体激光装置。

[0154] 下面，为了检查当外力施加到帽构件时低熔点玻璃有多么容易断裂。通过使用对于上述第二实施例使用的方法类似的方法测试容许负载。此外，容许负载以两种方案测量：其一是负载施加到顶面部分，其二是负载施加到侧壁部分。对于比较例的结果，使用与上述第二实施例比较进行测量的结果。这些结果(每个值为十次容许负载测量的平均值)示于表4。

[0155] 表4

[0156]

[0157] (单位：kgf)

[0158] 如上述表4所示，当外力施加到顶面部分时，比较例的容许负载是2.2kgf，而示例2的容许负载为4.2kgf，几乎两倍于比较例的值。另一方面，当负载施加到侧壁部分时，比较例的容许负载是7.2kgf，而示例2的容许负载再次为高于比较例的值，8.2kgf。这证实了顶面部分中形成台阶部分使得当外力施加到顶面部分和当外力施加到侧壁部分时低熔点玻璃都更不容易断裂。

[0159] 第四实施例

[0160] 图31是根据本发明第四实施例的半导体激光装置的截面图。图32是根据本发明第四实施例的半导体激光装置的整体透视图。图33是根据本发明第四实施例的半导体激光装置中的帽构件的整体透视图。图34和35是图解根据本发明第四实施例的半导体激光装置中的帽构件的结构的示意图。下面将参照图31至35描述根据本发明第四实施例的半导体激光装置的结构。除了帽构件400之外，这里的结构类似于参照上述第三实施例描述的结构，因此重叠的描述将不再重复。

[0161] 在根据第四实施例的半导体激光装置中，如图31至33所示，在帽构件400的侧壁部分101的预定区域中形成凹槽部分411。如图33和34所示，凹槽部分411形成在侧壁部分101的外表面中，并形成为沿侧壁部分101的圆周方向绕一圈。由于该凹槽部分411，侧壁部分101的部分410形成为比侧壁部分101的其它部分更薄，且形成为沿侧壁部分101的圆周方向绕一圈。凹槽部分411是根据本发明的“第二凹槽部分”的示例。

[0162] 此外，如图35所示，侧壁部分101中形成凹槽部分411的较薄的部分410的厚度t42被赋予约0.07mm。凹槽部分411能够通过切割或压制工艺形成。在凹槽部分411由压制工艺形成的情况下，在形成帽构件400之前在板材料中对应于侧壁部分101的部分的区域中，事先通过压制工艺形成凹槽部分，然后其中形成有凹槽部分的板材料通过压制工艺形成为帽构件400；以这种方式，凹槽部分411能够形成在帽构件400的侧壁部分101中。在第四实施例中，与上述第二和第三实施例不同的是，较薄的部分410仅形成在侧壁部分
101中。

[0163] 在其它方面，第四实施例中的帽构件400的结构类似于上述第二和第三实施例中的帽构件。通过与上述第一至第三实施例中类似的方法，将第四实施例的帽构件400电阻焊接在管座1的上表面上，从而将半导体激光装置30气密密封在里面。

[0164] 在第四实施例中，如上所述，由于凹槽部分411形成在侧壁部分101的预定区域中，凹槽部分411允许帽构件400的侧壁部分101的部分410容易地形成为比其它部分薄。因此可以容易地获得这样的半导体激光装置，即使力施加到帽构件400，该半导体激光装置也能缓解低熔点玻璃105的断裂并引起光透射窗104的脱落，或者该低熔点玻璃105引发裂纹的不便。

[0165] 第四实施例的其它效果类似于上述第一至第三实施例。

[0166] 下面将描述为了证实上述第四实施例的效果的测试。这些测试通过使用对于上述第二和第三实施例中使用的类似的方法进行。将根据上述第四实施例的半导体激光装置作为示例3，而对于比较例的结果，使用与上述第二实施例对比进行的测试获得的结果。这些结果示于表5。

[0167] 表5

[0168]

[0169] 如上述表5所示，对于示例3的半导体激光装置，在所测试的1000个样品中，没有发现光透射窗的脱落，且没有发现气密性失效。这证实了示例3(第四实施例)的半导体激光装置与示例1和2(第二和第三实施例)中的半导体激光装置一样，优于比较例的半导体激光装置。

[0170] 下面，为了检查当外力施加到帽构件时低熔点玻璃有多么容易断裂，测量容许负载。容许负载通过使用与上述第二和第三实施例使用的类似的方法进行测量。此外，容许负载以两种方案进行：其一是负载施加到顶面部分，其二是负载施加到侧壁部分。对于比较例的结果，使用与上述第二实施例比较进行测量获得的结果。这些结果(每个值是十次容许负载测量的平均值)示于表6。

[0171] 表6

[0172]

[0173] (单位：kgf)

[0174] 如上述表6所示，当负载施加到顶面部分时，比较例和示例3的容许负载之间没有明显的差异。另一方面，当负载施加到侧壁部分时，比较例的容许负载是7.2kgf，而示例3的容许负载是9.3kgf，高于比较例的值。这证实了凹槽部分形成在侧壁部分使得当外力施加到侧壁部分时低熔点玻璃更不容易断裂。

[0175] 第五实施例

[0176] 图36是根据本发明第五实施例的半导体激光装置的截面图。图37是根据本发明第五实施例的半导体激光装置中的帽构件的截面图。下面将参照图36和37描述根据本发明第五实施例的半导体激光装置的结构。除了帽构件500之外，这里的结构类似于结合上述第一至第四实施例描述的结构，因此重叠的描述将不再重复。

[0177] 在根据第五实施例的半导体激光装置中，如图36和37所示，在帽构件500的侧壁部分101的预定区域中形成台阶部分511。台阶部分511形成为沿侧壁部分101的圆周方向绕一圈。由于该台阶部分511，侧壁部分101的部分510(具有厚度t52)形成为比侧壁部分101的其它部分薄，并形成为沿侧壁部分101的圆周方向绕一圈。如上述第四实施例所述，台阶部分511可以通过切割或压制工艺形成。台阶部分511是根据本发明的“第二台阶部分”的示例。

[0178] 在其它方面，第五实施例中的帽构件500的结构类似于上述第四实施例中的结构。通过与上述第一至第四实施例中类似的方法，第五实施例中的帽构件500电阻焊接在管座1的上表面上，从而将半导体激光器芯片30气密密封在里面。

[0179] 在第五实施例中，如上所述，由于台阶部分511形成在侧壁部分101的预定区域中，台阶部分511允许帽构件500的侧壁部分101的部分510容易地形成为比其它部分薄。因此可以容易地获得这样的半导体激光装置，即使力施加到帽构件500，该半导体激光装置也能缓解低熔点玻璃105的断裂并引起光透射窗104的脱落，或者该低熔点玻璃105引发裂纹的不便。

[0180] 第五实施例的其它效果类似于上述第一至第四实施例。

[0181] 应该知道，这里呈现的所有实施例在每个方面都是示范性的，因此不应限制于此。本发明的范围不是通过以上给出的实施例的描述确定，而是由权利要求来确定，并且包括在本发明的精神下以及在权利要求的范围的等同范围内的任何变化和修改。

[0182] 例如，尽管上述第一至第五实施例涉及本发明应用到结合氮化物基半导体激光装置的氮化物基半导体激光装置的示例，但这并不意味着限制本发明；本发明也可以应用到结合除氮化物半导体激光器芯片之外的半导体芯片的半导体装置。例如，本发明可以应用到结合采用有机半导体或氧化锌基半导体的激光器芯片的半导体装置，以及应用到结合当前处于研发中并且预期将来提供超过氮化物基半导体激光器芯片的优良特性的其它激光器芯片的半导体装置。此外，替代氮化物基半导体激光器芯片，也可以结合比如SLD(超辐射发光管)或LED(发光二极管)的半导体芯片。在结合氮化物基半导体激光器芯片的半导体激光装置中，结合的氮化物基半导体激光器芯片可以具有除上述第一至第五实施例中的结构之外的任何结构。

[0183] 尽管上述第一至第五实施例涉及本发明应用到直径为3.3mm的封装尺寸的罐式封装型半导体激光装置，但这并不意味着限制本发明；本发明也可以应用到直径为3.3mm之外的封装尺寸的半导体装置。例如，本发明可以应用到直径为3.8mm的封装尺寸的半导体装置，或应用到直径小于3.3mm的封装尺寸的半导体装置。本发明也可以应用到直径大于3.8mm的封装尺寸的半导体装置。

[0184] 尽管上述第一至第五实施例涉及帽构件基本形成为圆柱形，但这并不意味着限制本发明；帽构件的形状可以是矩形平行六面体，或可以是在垂直于圆柱体的顶面的平面上将其顶面上的弧的一个部分或多个部分切除得到的形状，也就是从顶面一侧所见的D-或I-形。这使得其与相同直径的圆柱体相比可以获得进一步空间节省。

[0185] 尽管上述第三至第五实施例涉及使帽构件的法兰部分的曲率半径小于上述第一实施例中的曲率半径，但这并不意味着限制本发明；帽构件的法兰部分的曲率半径可以与上述第一实施例中的相同。

[0186] 尽管上述第一和第二实施例涉及凹槽部分形成在顶面部分的内表面中的示例，但这并不意味着限制本发明；例如，如在图38中所述的帽构件600中，凹槽部分611可以形成在顶面部分602的外表面上。甚至可以将凹槽部分形成在顶面部分的内表面和外表面上。

[0187] 尽管第一至第五实施例涉及顶面部分的部分在一个位置形成为更薄的示例，但这并不意味着限制本发明；例如，如在图39所示的帽构件700中，通过在顶面部分702中形成台阶部分711和凹槽部分721，顶面部分702的部分710和702在两个位置可以形成为更薄。甚至可以使顶面部分的部分在多于两个位置形成为更薄。

[0188] 如图40所示，也可以在帽构件800的顶面部分802中形成台阶部分811以使顶面部分802的部分810更薄。

[0189] 尽管上述第四实施例涉及凹槽部分形成在侧壁部分中的一个位置的示例，但这并不意味着限制本发明；例如，如在图41和42所示的帽构件900中，凹槽部分911可以形成在侧壁部分901的两个位置。这允许侧壁部分901的部分910在两个位置形成得更薄。甚至可以将凹槽部分形成在侧壁部分中的多于两个的位置。

[0190] 尽管上述第四实施例涉及凹槽部分形成在侧壁部分的外表面的示例，但这并不意味着限制本发明；凹槽部分可以形成在侧壁部分的内表面中。

[0191] 尽管上述第五实施例涉及台阶部分形成在侧壁部分的一个位置的示例，但这并不意味着限制本发明；例如，如在图43所示的帽构件1000中，台阶部分可以形成在侧壁部分1001中的两个位置。甚至可以将台阶部分形成在侧壁部分中的多于两个的位置。

[0192] 例如，如在图44所示的帽构件1100中，凹槽部分1111可以形成在侧壁部分1101的外表面和内表面中。可以将凹槽部分和台阶部分形成在侧壁部分中，且可以将凹槽部分和/或台阶部分形成在顶面部分和侧壁部分的每个中。对于如此的凹槽部分和台阶部分的结合的变化之一，可以获得这样的结构，其中即使外力施加到顶面部分抑或外力施加到侧壁部分，低熔点玻璃也更不容易断裂。

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