專利名稱：光記錄媒體讀取設備用的光電元件及其制造方法
技術領域：
本發明涉及光記錄媒體讀取和/或寫入設備用的光電元件，一個相應的設備和光電元件的制造方法。
JP 61-028 281的英文摘要公開了一種光電檢測器，在其一側設置有一個透明色濾光片元件讓光進入，另外用由硬化樹脂組成的保護層密封。保護層一方面用作光電檢波器的機械保護，另一方面也用作防止氧化或對光電檢測器潛在地有害的其它環境影響。
已知光電元件的一個缺點是，色濾光片元件被首先安裝在光電檢測器上，隨后施加樹脂密封。按照這些工藝步驟，最后的工作要求除掉色濾光片元件上剩余的樹脂。為此目的，色濾光片元件被拋光。總計起來，已知光電元件的制造是復雜和昂貴的過程。
本發明的目的是要提出一個與這個相比被改進了的光電元件并且特別是可以以低成本制造。
按照本發明已規定固化材料被構成作為透明元件。這具有下述優點，即不再需要在光電元件要讓光通過的位置上安裝單獨的透明元件，代之以在光電元件要讓光通過的位置上也安裝固化材料。
因此，在制造中至少省掉一個工作步驟，要求裝配的零件數目減少了，總的制造成本被降低。在把光電元件安裝到一個載體元件上并如在電子連接中一樣作相應的粘接之后，一種可固化的材料被施加到光電元件上。該可固化的材料適應于給定的模子，注滿任何模槽并隨后固化。至少在固化的形狀中，該可固化的材料是透明的。措辭透明這里不一定限于可見光，也擴展到使用光電元件的紅外線或紫外線頻譜的頻率范圍。光電元件本身既可以是光檢測光電元件，通常稱為光電檢測器，也可以是光產生光電元件，也稱作光電二極管、發光二極管或激光二極管。這類光電元件通常配備一個保護層，它防止環境的影響，例如物理或化學自然現象的影響。
本發明的一個有利的改進包括把另一個透明元件用固化材料固定在光電元件上。這具有下述優點，即該固化材料不需要具有在要讓光通過的位置上所要求或所希望的全部光學或機械特性。這些特性由另外的元件承擔。雖然使用兩種不同的材料，但這常常是低成本的變型，取決于所要求的特性。另外一個優點是另外的元件利用固化材料被直接固定在光電元件上，因此省去了現有技術要求的附加固定裝置。另外的透明元件例如是濾光器元件。
另外的透明元件有利地是一個規定幾何形狀的小板。這具有下述優點，即小板具有穩定的形狀，與在還未固化狀態下固化材料的不管什么形狀無關。根據邊界條件例如溫度、傾斜角度、大氣濕度等，這里固化材料可能產生不同的形狀，特別是彎曲。小板的穩定形狀也確保光電元件的機械保護。作為一個規定的幾何形狀，可以設想例如小板被構成一個平面平行的板。這確保要讓光通過的區域具有一個平的表面。如果射入光電元件的光或從光電元件發出的光的某個所希望的影響用這個幾何形狀來達到的話，小板的一個楔形形狀是有益的。通過的光的所希望的影響同樣被達到，如果小板具有一個規定的彎曲的話。例如，發散光束的平行準直或光束的聚焦因此被實現。在小板上配備的一個規定的格柵結構也便利地為影響通過的光束起作用。例如，分裂成主要光束和一階或更高階衍射的輔助光束可以被實現。在全息照相結構的情況下，更復雜的分裂圖案也是可行的。另外的透明元件也可以以本領域技術人員能力范圍內的一些其它方式來配置，供影響通過的光用。這也適用于除了小板外的另外的透明元件的配置。
按照本發明的一種改進，小板具有平面平行的表面，它的表面面積在每種情況下都大于面對它的光電元件的表面面積。這具有下述優點，即當有一個大的表面面積時，小板和光電檢測器之間的中間間隔相對來看具有小的尺寸。中間間隔越薄，小板就越有可能相對于面對小板的光電元件的有效表面面積采納平行或實質上平行的準直而毋須外部干預。在這種情況下，調整的努力就可以免去。
可固化的材料有益地是一種透明粘合劑。這具有下述優點，即這是一個低成本的解決方案，它與另外的透明元件相結合，具有所要求的特性。此外，該粘合劑對一個持續不變的時間周期也被選擇是透明的。
按照本發明的光電元件有益地被用于光記錄媒體的讀取和/或寫入設備中。特別是當用作光電檢測器時，按照本發明的光電元件代表一個特別低成本的解決方案，然而，使用該解決方案，所要求的對環境影響的防止被確保，同時為滿足工作要求而施加給光特性的公差限制也被保持。
按照本發明的制造具有保護層的光電元件的方法，可固化的材料，該材料在固化狀態是透明的，首先被施加在光電元件上，并以這樣的方式分布，那就是被保護的所有光電元件的零件都被它覆蓋。隨后，該可固化材料被固化。
這個方法具有下述優點，即它用特別少的步驟解決問題。光電元件被有益地加到一個載體元件上并在可固化的材料被施加之前被粘合。
施加和分布操作有益地用滴施一至多滴粘合劑來實現。這具有方法特別簡單的優點。數量通過滴數和/或滴的大小來量度，并借助于重力被相對均勻地分布。粘滯度、滴落高度、溫度、大氣濕度和如果需要的話，進一步的參數在這種情況下被適合于相應的條件，例如光電元件的尺寸、預定的粘滯度、溫度或大氣濕度等等。也節省材料和成本的最佳技術結果，可以通過合理的適配來實現。
按照本發明的一種改進，在施加可固化的材料之后和它被固化之前，一個透明元件被施加到可固化的材料上。這一方面起著均勻地分布可固化的材料的作用，它降低由施加操作來滿足的要求。另一方面，它起到確保要讓光通過的區域是一規定表面形狀的作用。透明元件也起著對后來固化的材料層的機械保護的作用。這具有下述優點，即固化材料層構成一個不透氣的終端，而透明元件提供機械保護。
透明元件有益地通過簡單地讓它落到尚未固化的可固化的材料上來施加。這具有它后來是特別簡單的加工步驟的優點。
按照本發明的另一種變型，透明元件被以規定的準直施加在可固化的材料上。這特別是在相對于光電元件的一個規定位置中發生，每當通過透明元件的光的特有影響通過形狀成形、表面成形或透明元件的一些其它的成形來達到時，它是特別適合的。
不言而喻，上文或下文所提到的本發明特征的適當組合，即使它們沒有專門地被描述，在本領域技術人員能力范圍內的改進同樣也屬本發明的范圍。下面給出有益的示例性實施例。
在附圖中

圖1示出按照本發明的光電元件的剖面圖；圖2示出按照本發明的光電元件產品的三維示意圖；圖3示出按照本發明的光電元件的三維示圖4示出一個透明元件的三維示圖；圖5示出透明元件的一種變型的剖面圖；圖6示出透明元件的另一種變型的剖面圖；圖7示出按照本發明的光電元件的一種變型的剖面圖；圖8示出按照本發明的光電元件的另一種變型的示意性側視圖；圖9示出作為例子的按照本發明的設備的結構。
圖1示出按照本發明光電元件11的剖面圖。光電元件11有兩個子元件11a、11b。它們都固定在載體元件12上。為簡單起見未示出電氣接觸連接。光電元件11被由固化材料組成的層13覆蓋。載體元件12和層13因此以對環境影響起保護的方式隔離光電元件11。在本示例性實施例中，層13是一固化的粘合劑層。按照第一種變型，保護13使光電元件11直接與環境隔離；按照另一種變型，在層13上面有一個另外的透明元件，在這里是一小板14。小板14有平面平行表面15，它們的部分被安裝得平行或實質上平行于載體元件12的表面，因而平行于光電元件11的表面。在這個示例性實施例中，光電元件11是一光電檢測器，在圖中光從上面通過小板14和透明層13之后照射到它上面。子元件11a、11b上隨后引起的電信號經由電氣連接(這里未示出)被傳送到與光電元件11相連的另外的部件(這里同樣未示出)。
圖2示意性地示出按照本發明的一個光電元件產品的三維示圖。一滴可固化的材料17被施加到載體元件12上，在載體元件12的中央可以看到四個子元件11a至11d。接著，一個小板14同樣被施加到載體元件12上。這一方面確保可固化的材料17＇的均勻分布，因而所有子元件11a至11d被完全覆蓋。另一方面，小板14用于確保光進出的規定表面。滴17由未固化的粘合劑組成，它從一低的高度滴落到載體元件12上。接著，讓小板14同樣從一低的高度降落到位于載體元件12上的粘合劑上。
圖3示出在滴施(drip-dispense)粘合劑和施加小板14之后光電元件的狀況。粘合劑17＇被相對均勻地分布在小板14之下在載體元件12上并完全覆蓋光電元件11。粘合劑17隨后被固化，在最簡單的情況下通過干燥，但如果也在一規定溫度下、在一規定大氣下，則通過輻射暴光等。
圖4示出一個作為透明元件的小板14，它配備有一個格柵結構18。格柵結構18具有將落下穿過小板14的光分裂成主要(原)光束和一階或更高階衍射光束的作用。這里代替簡單的平行格柵結構18，也可以采用更復雜的結構，以便達到在透過光方面其它所希望的影響。
圖5示出透明元件一種變型的剖面圖。在這種情況下它是一小板14＇，它的底面15是平面，頂面15＇是彎曲的。在示例性實施例中，表面15向內彎曲板14＇因此具有色散透鏡的特性。不言而喻，其它適當的透鏡形狀也是可能的。
圖6示出透明元件的另一種變型的剖面圖。在這個情況下，它是一塊楔形小板14″，它的表面15、15″被做成互相不平行。這類楔形小板14″的一個作用是在通過它的光束中產生象散。這個特性可以被用于產生和補償相應的象散。
圖7示出按照本發明的光電元件11的一種變型的剖面圖。如上所述，它被安裝在一個載體元件12上并配備有一個粘合劑組成的保護層13。小板14相對于載體元件12或光電元件11以一規定的幾何位置被安裝。這在制造過程中例如通過提供一個模具19實現，這里它用虛線表示并具有與示例性實施例中所希望的傾斜相匹配的傾斜的凹槽20。在施加小板14之后，或與施加小板14的同時，所說的模具被放到載體元件12上并保持這個位置不動直到粘合劑17＇已充分固化為止，以便使安裝小板14的位置在允許的公差內。按照本發明的一種變型，模具19與圖7相比被旋轉180°，小板14被安放進凹槽20，使滴17滴到小板14上并將具有光電元件11的載體元件12被從上面放入模具19。
圖8示出按照本發明的光電元件的另一種變型的示意性側視圖。光電元件在這個情況下是一激光二極管1，一塊小板14借助于固化材料的一個層13與光軸成一角度被安裝在激光二極管1的光束出口上。這個安排例如起著補償在由激光二極管1發射的光束中的象差的作用。為此目的，當施加小板14時最好檢測象散，改變小板14的方位直到達到一個最佳值為止。
圖9示出作為例子的按照本發明的設備的結構的示意圖。在這個情況下，無論光電檢測器元件7或是激光二極管1都可以裝備有按照本發明的一個光電元件。用作光源的激光二極管1產生一個掃描光束2，它通過一半透明反射鏡3和一格柵4，并用一物鏡5被聚焦在記錄媒體6的信息攜載層上。格柵4在這個情況下具有除了產生第零階的主要光束外也產生正/負一階的輔助光束的作用，這在示意圖中因比例的關系無法看到，并起著根據三光束法的跟蹤作用。掃描光束2從記錄媒體6上被反射，再次通過物鏡5和格柵4，同時被半透明反射鏡3反射到光電檢測器元件7上。實際上是如此，它起先也通過一個產生象散的元件8。記錄媒體6由一個馬達9帶動作旋轉運動。
按照本發明，描述了光記錄媒體6的讀取和/或寫入設備的低成本掃描器的光電元件。在這種情況下，所使用的光電元件11起初達不到要求并實質上處于制造的狀態。這類光電元件11是價廉的，但必須進一步防止環境的影響。已加保護的達到要求的或配備有所謂封裝的光電元件11比較而言是相對地昂貴的。因此按照本發明未達到要求狀態的光電元件11用一個透明的保護層13、可固化的材料，最好是粘合劑來保護，以防止周圍空氣的影響。如果除了粘合劑外再加上一塊小的透明板14，則這不僅起著已說過的機械保護和光特性最佳化的作用，而且也起著保護粘合劑不受環境影響的作用。由于某些波長或周圍空氣影響的結果，后者可能使起先透明、固化的粘合劑隨時間呈現較差的特性，例如透明度變差。按照本發明，這僅僅在直接暴露在大氣中的層13的邊緣會繼續發生，但該邊緣不起讓光通過的作用。為了實現小板14的平面平行的配置，按照一種變型已想出使用一個模具19，它在這種情況下具有一對稱的不傾斜的凹槽20。
權利要求
1．一種光電元件(11)，它配備有一個由固化材料組成的保護層并在要讓光通過的位置上具有一透明元件，其特征在于固化材料(13)是透明元件。
2．按照權利要求1的光電元件，其特征在于，一個另外的透明元件(14)用固化材料(13)固定在光電元件(11)上。
3．按照權利要求2的光電元件，其特征在于，另外的透明元件是一塊具有規定幾何形狀的小板(14)。
4．按照權利要求3的光電元件，其特征在于，小板(14)具有平面平行的表面(15)，它的表面面積比光電元件(11)的表面面積要大。
5．按照上述權利要求之一的光電元件，其特征在于，固化材料(13＇)是透明粘合劑。
6．光記錄媒體(6)的一種讀取和/或寫入設備，其特征在于，它具有一個按照上述權利要求之一的光電元件(11)。
7．一種制造具有保護層(13)的光電元件(11)的方法，具有下面的步驟-施加可固化的材料(17＇)到光電元件(11)上，可固化的材料(17＇)在固化狀態是透明的-以這樣的方式分布可固化的材料(17＇)，即光電元件(11)所有要保護的零件都被它覆蓋-固化可固化的材料(17＇)。
8．按照權利要求7的方法，其特征在于，施加和分布操作通過滴施一或多滴(17)來完成。
9．按照權利要求7或8之一的方法，其特征在于，在施加和固化可固化的材料(17＇)的步驟之間，一個透明元件(14、14＇、14″)被施加到可固化的材料(17＇)上。
10．按照權利要求9的方法，其特征在于，透明元件(14、14＇、14″)通過允許它落下被施加到可固化的材料(17＇)上。
11．按照權利要求9的方法，其特征在于，透明元件(14、14＇、14″)被以規定的準直施加到可固化的材料(17＇)上。
全文摘要
光記錄媒體讀取設備用的光電元件及其制造方法。本發明涉及光電元件(11),它配備有一個由固化材料組成的保護層并在要讓光通過的位置上具有一透明元件。本發明的目的是提出一種能夠尤其以低成本制造的經改進的光電元件。按照本發明用作為透明元件的固化材料(13)實現該目的。
文檔編號H01L31/02GK1301014SQ0013485
公開日2001年6月27日 申請日期2000年12月6日 優先權日1999年12月13日
發明者弗里德赫爾姆·朱克, 蘇珊·阿亞利, 雷納·巴斯 申請人:德國湯姆遜-布朗特公司