CN101154404B - 光拾取器 - Google Patents

Abstract

提供一种光拾取器，通过维持从半导体激光器向筐体的散热通路而确保可靠性和生产性，同时确立向筐体以外的热电阻小的散热通路而可提高半导体激光器的散热性，并且对于树脂性的筐体也可获得充分的散热性。光拾取器(50)包括：半导体激光器，光检测器(2)，容纳有将半导体激光器的光引导至光盘的同时将来自该光盘的反射光引导至光检测器(2)的光学系统的筐体(3)，向半导体激光器提供电流的配线(5)，以及设置在筐体(3)上的外侧的金属制外壳(9)。半导体激光器经由粘合剂固定在筐体(3)上。在半导体激光器的表面上热连接金属部件(10)的表面，并且在该半导体激光器上安装该金属部件(10)，金属部件(10)通过锡焊热连接在外壳(9)上。

Description

光拾取器

技术领域

本发明涉及光拾取器，特别适用于设置有金属性外壳以覆盖导向半导体激光器的配线的光拾取器。

背景技术

在设置于光盘装置内的、通过半导体激光器而对光盘进行信息记录·重现的光拾取器中，半导体激光器有时根据其使用条件而成为高温。但是，半导体激光器由于在高温下连续使用，效率或者寿命降低，可靠性下降。因此对于光拾取器来说，有必要进行散热性高的设计，使得半导体激光器不超过保证其寿命的温度。

尤其是近几年，对于光盘装置，追求信息记录·重现的短时间化，与此相随，有由半导体激光器的高输出化引起的半导体激光器自身温度上升非常大的倾向，提高半导体激光器的散热性成为重要的课题。

为了实现降低光拾取器中的半导体激光器的温度的目的，有必要通过减小从半导体激光器到筐体的散热路径的热电阻，或者制作从半导体激光器到筐体以外的散热路径等，增加散热量。

在特开平10-83564号公报(专利文献1)中记载了这样的技术，通过将引线框架式半导体激光器铆接在金属筐体上进行固定，半导体激光器和金属筐体的安装位置不出现随时间的变化，降低半导体激光器和金属筐体之间的热电阻，优化来自金属筐体的散热特性。

在特开2000-251297号公报(专利文献2)中记载了这样的技术，包括具有共同端子的激光二极管、连接到激光二极管的打印基板、以及覆盖打印基板和激光二极管的底面的密封箱，通过将共同端子锡焊在密封箱上，把从激光二极管发出的热量传导至密封箱，进行散热。

在特开2005-235288号公报(专利文献3)中记载了这样的技术，由热传导率高的材料构成的第一支撑部件支撑半导体激光器，将该第一支撑部件锡焊在由比该第一支撑部件的热传导率低的材料构成的第二支撑部件上，在托架上支撑，通过将该第一支撑部件经由热传导率高的材料构成的热传导部件而连接在托架上，能够高效地把半导体激光器产生的热量留在第一支撑部件内，通过热传导部件而传导至离开半导体激光器的部位。

[专利文献1]特开平10-83564号公报

[专利文献2]特开2000-251297号公报

[专利文献3]特开2005-235288号公报

在上述专利文献1中，半导体激光器的热量仅通过金属筐体而散热，筐体被限制为金属制的材料而不得不变得高价。另外，在专利文献1中，由于将半导体激光器铆接在金属筐体上而固定，不能调整由于制造误差而引起的半导体激光器发射激光的轴。即，导体激光器发射激光的轴由于制造误差而相对半导体激光器的外形尺寸稍微偏离的情况很多，当在筐体上安装半导体激光器时，有必要调整激光的轴偏移，然而在专利文献1中并没有形成可进行该调整的结构。因此，当在筐体上安装半导体激光器时，有必要调整激光的轴偏移，有必要使用粘合剂填充筐体和半导体激光器之间的调整范围。

并且，在上述的专利文献2中，由于细长的共同端子的尖端部分和密封箱是热连接，该连接部分的热电阻变大，存在着不能获得充分的散热效果的问题。

并且，在上述的专利文献3中，将支撑半导体激光器的第一支撑部件锡焊在第二支撑部件上，并在托架上支撑，然而由于锡焊作为结构部件的可靠性低，不能称作是可靠性高的支撑结构。另外，在专利文献3中，半导体激光器的热量仅通过托架而进行散热，托架被限制为金属制的材料而不得不变得高价。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光拾取器，通过维持从半导体激光器到筐体的散热路径而确保可靠性和生产性，同时确立向筐体以外的热电阻小的散热路径从而能够提高半导体激光器的散热性，并且对于树脂性的筐体也能够获得充分的散热性。

为了实现上述目的，本发明的光拾取器中包括：半导体激光器；光检测器；筐体，其中容纳有在将上述半导体激光器的光引导至光盘的同时将来自该光盘的反射光引导至上述光检测器的光学系统；向上述半导体激光器提供电流的配线；以及设置在上述筐体的外侧的金属制外壳，其特征在于本发明的光拾取器构成为，上述半导体激光器通过粘合剂固定在上述筐体上，在上述半导体激光器的表面上热连接金属部件的表面，从而在该半导体激光器上安装该金属部件，上述金属部件通过锡焊而热连接到上述外壳。

本发明优选的具体的构成例如下。

(1)上述半导体激光器由杆式半导体激光器构成，该杆式半导体激光器包括：由导电性金属构成的圆板状框架，设置在该框架的一个平坦的侧面上并且发射激光的激光元件，以及从上述框架的另一个平坦的侧面突出的多个端子，上述金属部件热连接到上述框架的另一个平坦的侧面。

(2)上述半导体激光器固定在设置有成为转动轴的突出部分的支撑部件上，上述支撑部件在以上述突出部分为转动轴而进行转动调整的状态下通过上述粘合剂而固定在上述筐体上，上述金属部件向与上述突出部分的转动轴平行的方向延长，在其延长端与上述外壳连接。

(3)在上述金属部件和上述外壳的各自的连接部分上设置梳形部分，锡焊这些梳形部分相互啮合的部分。

(4)在上述筐体的与光盘相对的面一侧设置散热块，上述半导体激光器被固定在支撑部件上，上述支撑部件通过上述粘合剂而固定在上述筐体上，上述散热块与上述支撑部件热连接。

(5)上述外壳具有两个面，该两个面与上述筐体的、除设置有上述光学系统的物镜的面之外的两个面相对，并且上述外壳设置成覆盖上述配线的一部分。

(6)上述外壳具有两个面，该两个面与上述筐体的、除设置有上述光学系统的物镜的面之外的两个面相对，并且上述外壳设置成覆盖上述配线的一部分。

(7)上述半导体激光器由框架式半导体激光器构成。

根据本发明的光拾取器，通过维持从半导体激光器到筐体的散热路径而确保可靠性和生产性，同时能够确立向筐体以外的热电阻小的散热路径并提高半导体激光器的散热性，同时对于树脂性的筐体也能获得足够的散热性。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的光拾取器的分解透视图。

图2是在图1的组装状态下的透视图。

图3是用于第一实施方式的半导体激光器的分解透视图。

图4是第一实施方式的光拾取器中的半导体激光器附近的分解透视图。

图5是图4的组装状态下的透视图。

图6是本发明的第二实施方式的光拾取器中的金属部件和外壳的连接结构的说明图。

图7是本发明的第三实施方式的光拾取器中的金属部件和外壳的连接结构的说明图。

图8是本发明的第四实施方式的光拾取器中使用的半导体激光器的透视图。

图9是第四实施方式的光拾取器中的半导体激光器附近的分解透视图。

图10是图9的组装状态下的透视图。

具体实施方式

下面，使用附图对本发明的多个实施方式进行说明。在各实施方式的附图中的同一符号表示同一物体或相当物。

(第一实施方式)

使用图1至图4说明本发明的第一实施方式的光拾取器。

首先，参照图1至图4说明本实施方式的光拾取器50的整体结构。图1是本实施方式的光拾取器的分解透视图，图2是图1组装状态下的透视图，图3是用于本实施方式的半导体激光器的分解透视图，图4是本实施方式的光拾取器中的半导体激光器附近的分解透视图，图5是图4的组装状态下的透视图。

光拾取器50如图1和图2所示，主要构成要件有：半导体激光器1(参照图3)，光学系统，筐体3，支撑部件4，配线5，散热块8，外壳9，金属部件10，电子基板11。

半导体激光器1在其大部分容纳于支撑部件4的状态下，由支撑部件4支撑。支撑部件4设置于筐体3的侧面，通过粘合剂固定在筐体3上。金属部件10热连接并固定在半导体激光器1。该金属部件10由平板部件构成，从半导体激光器1向下方延伸，在其下端部具有梳形部分10a。

筐体3具有在其内部容纳有由多个光学部件构成的光学系统的复杂的三维形状，由树脂构成。通过树脂构成筐体3，与金属构成的情况相比，散热性降低但能形成便宜的轻便的筐体。

当半导体激光器1发出的激光的轴输入到预定范围时，光学系统将激光通过物镜18而引导至光盘，把来自光盘的反射光引导至光检测器2。物镜18设置在筐体3的上面，光检测器2设置在支撑部件4的侧面。

电子基板11设置在筐体3的前面，通过螺钉19而固定在筐体3上。电子基板11上搭载有激光器驱动器12。

配线5是连接电子基板11的配线和半导体激光器1的端子15的软性印刷配线板，从电子基板11的下部通过筐体3的下面下方，从金属部件10的侧面外部连接到端子15。

外壳9配置为具有与筐体3的两个表面(在图示例中，前面和下面)相对的面，由螺钉20固定在筐体3上。因此，外壳9具有宽阔的面积。具体地，外壳9由金属板构成，该金属板包括：配置在筐体3和电子基板11的前面侧的前面部分9a、配置在筐体3和配线5的下面侧的下面部分9b、以及梳形部分9c。该外壳9从金属平板通过冲压成形制作而成。外壳9的前面部分9a与激光器驱动器12热连接。外壳9的下面部分9b配置成覆盖在筐体3的下面下方延伸的配线5的部分。外壳9的梳形部分9c与金属部件10的梳形部分10a啮合，通过焊锡固定。

半导体激光器1如图3至图5所示，由杆式半导体激光器构成。该半导体激光器1包括：输出激光的激光元件13、由导电性金属构成的圆板状框架14、以及多个端子15。激光元件13设置在框架14的一个平坦的侧面上。多个端子15包括向激光元件13进行输入的LD端子15a和共同端子15b，从框架14的另一个平坦的侧面显著地突出。LD端子15a经由绝缘物而安装在框架14上，通过细的配线与激光元件13连接。框架14和共同端子15b在多数情况下，结构上直接接触，或电气上呈大约同电位。

半导体激光器1的发热部分是激光元件13。激光元件13产生的热量的大部分传导至框架14。由于在与筐体3粘结的支撑部件4侧有必要设置壁，并且在露出端子15的框架14的端子表面上以后有必要安装配线5，所以半导体激光器1以端子表面成为外侧的方式安装在支撑部件4上，并且在框架14的外周表面与支撑部件4接触。因此，从激光元件13向框架14传递的热量从框架14的外周表面向支撑部件4传递。但是，由于激光元件13安装在框架14的中央部分，比起框架14的外周表面，端子表面更加靠近发热部分而容易散热。

因此，在本实施方式中，如图4所示，采用在半导体激光器1的框架14的端子表面上安装金属部件10，高效放出半导体激光器1的热量的结构。框架14和共同端子15b与金属部件10电连接也可以，但不能与LD端子15a直接连接。因此，为了预先不与LD端子15a接触，在金属部件10上开大的端子孔，或者在LD端子15a上预先安装隔离片16，使得不与金属部件10电短路。

如果在金属板的定位中使用共同端子15b或安装了隔离片16的LD端子15a，则金属部件10相对半导体激光器1的安装误差可以抑制在某一程度的范围之内，并且在将半导体激光器1安装在筐体3上时，可知伴随此时调整的位移量的某一程度的范围，因而对梳形部分10a、9c啮合的间隔取为何种程度较好可以进行设计。

通过选择能够在金属部件10上进行锡焊的金属，可以在半导体激光器1的端子表面锡焊金属部件10，能够获得高的散热性。另外，当使用粘合剂在半导体激光器1的端子表面粘结金属部件10时，也可以在半导体激光器1的平坦的端子表面粘结金属部件10的平坦的表面，因而可以使粘结剂层非常薄，能够将热电阻抑制为较小。

在支撑部件4上设置突出部分6，仅进行支撑部件4如图5中箭头A所示那样的转动调整，从而能够将伴随调整的位移量抑制为较小。并且，如果使金属部件10在该突出部分6的突出方向、即调整的转动轴方向上延伸，并且在该轴方向上延伸的端能够和外壳9连接的话，伴随外壳9的变形的对半导体激光器1的负载变得不会加到调整的转动成分以外。因此能够把由于外壳9的变形而引起的半导体激光器1的位置偏移的影响抑制为较小。此处，外壳9的变形指的是，高温或者低温时由于零件膨胀率的不同而引起的变形。在图1所示的外壳9中，通过进一步在外壳9的梳形结构7的前方设置折弯，增加外壳9的表面积的同时，缓和了伴随外壳9的变形的应力向半导体激光器1传送。

如图5所示，首先在半导体激光器1上锡焊金属部件10从而进行安装，将该半导体激光器1安装在支撑部件4上。将图6所示那样组装完毕的部件、一边调整一边通过粘合剂固定在筐体3上。通过作为粘合剂使用由紫外线硬化的产品，在通过工具调整完半导体激光器的位置的同时，通过照射紫外光而可快速地固定在筐体上，能够缩短生产时间，生产性高。

并且，为了提高从半导体激光器1向筐体3的散热性，粘合之后，在筐体3和支撑部件4或半导体激光器1之间，填充热传导硅那样的热传导率高的流动体，从而不会错开固定的半导体激光器1的安装位置，能够提高散热性。此处，对于半导体激光器1和筐体3之间的空隙，不对固定的半导体激光器1带来大的负载地使用空气以外的物质进行填充是重要的，所谓的散热性高的流动体指的是不仅是在硅中混合了热传导性的填充物的混合物，也包括后来硬化的粘合剂等。

在将半导体激光器1安装在筐体3上之后，在筐体3上安装电子基板11，同时在半导体激光器1上安装配线5。在电子基板11上搭载有作为驱动半导体激光器1的集成电路的激光器驱动器12，也安装有配线5。

在安装了电子基板11和配线5之后，将外壳9安装在筐体3上。通过在安装了配线5之后安装外壳9，能够获得防止在外壳9、配线5下垂的效果。另外也有在外壳9上粘贴记载有产品管理信息的封条的目的。为此，外壳9有必要具有一定程度的面积，因而被安装在与光拾取器50的与盘相对的面相反的一侧。

此处，光拾取器50的与盘相对的面指的是，激光由光拾取器50向光盘放射的面(在图示例中是上表面)，由于在该表面上存在物镜18，对于以小型化为目标的光拾取器来说，在该表面上设置具有仅粘贴产品管理信息封条的平坦的表面的外壳都是困难的。

在本实施方式中，为了维持光拾取器50的小型化，外壳9配置在与盘相对的面相反的一侧。另外，同时将外壳9立在光拾取器50的前面，也用于配置在前面的激光器驱动器12的冷却。表面积大的外壳9作为散热部分非常有效，也可用于激光器驱动器12的散热。

特别地，为了提高本实施方式的金属部件10的散热效果，提高外壳9的散热性是有效的，通过在外壳9上较多适用折弯结构而扩大表面积，进一步提高表面的放射率。并且，上述的产品管理信息封条在多数情况下比金属表面的放射率高，对于提高外壳散热性有帮助。

在本实施方式中，具有在外壳9和金属部件10的双方设置梳形部分9c、10a的梳形结构7。在安装外壳9时，设计成这些梳形部分9c、10a的梳形结构相互啮合而组装。该金属部件10的梳形部分10a和外壳9的梳形部分9c之间的间隔能够吸收伴随半导体激光器1的调整的金属部件10的位移，在组装完毕的状态下该金属部件10和外壳9不接触。

通过锡焊梳形部分10a、9c相互啮合的部分，半导体激光器1的热量能够以低的热电阻向外壳9传送。并且，由于梳形结构7的表面积大，可以进行确实的锡焊，并且锡焊的操作性良好。并且，可以调整半导体激光器1，同时确立向外壳9的散热路径。特别地，通过锡焊能够电连接外壳9和半导体激光器1的框架14，从而能够获得与使共同端子15b侧的电位与外壳9同电位的情况相接近的效果，使得有利于半导体激光器1的电气特性。

并且，通过使用热传导硅那样的热传导性良好的流动体填充金属部件10和外壳9之间的间隔，能够吸收伴随半导体激光器1的调整的位移，并且确保散热性。在该情况下，为了吸收伴随半导体激光器1的调整的位移量，在金属部件10和外壳9之间有必要存在一定程度的间隔。通过扩大热传导面积而抵消该间隔变大导致热电阻变大的情形，所以在金属部件10上预先准备与外壳9相对的宽阔的表面，通过在该相对的面之间填充散热硅而可确保散热性。

并且，为了提高半导体激光器1的散热性，在与光盘相对的面一侧设置散热块8，该散热块8的端和支撑部件4直接地、或者经由散热硅等的热传导性良好的流动体而连接，使得半导体激光器1的热量在与光盘相对的面一侧也能够冷却。特别地，当筐体3为树脂制时，由于在筐体3的散热性降低，通过至少在筐体3以外的零件上设置散热面从而抑制半导体激光器1的温度上升是重要的，在与盘相对的面一侧设置散热片形(fin)的散热块8的效果明显。特别地在光盘附近，由于伴随盘转动的风的影响大、散热性变好，所以通过使散热块8尽可能地提高为与物镜18相同的高度，能够得到高散热性。

作为本实施方式中的半导体激光器1的散热路径准备有：使用现有的使用粘合剂或流动性的散热部件而向筐体3散热的通路、向设置于与盘相对的面一侧的散热块8散热的通路、以及经由金属部件10从半导体激光器1向外壳9散热的3条通路，可将半导体激光器1的温度上升抑制为较小。

如上所述，在半导体激光器1中最适宜散热的面上，安装金属部件10，通过将该金属部件10和外壳9安装成能够吸收伴随半导体激光器1的调整的位移，半导体激光器1向筐体3的安装维持可靠性和量产性良好的现有的构造，并且能够提高半导体激光器1的散热性。另外，由于在外壳9中能够积极地释放半导体激光器1的热量，即便在筐体3使用树脂而导致筐体3中的散热性下降的情况下，也可确保半导体激光器1的散热性。并且，在光拾取器50的与盘相对的面一侧设置散热块8，与支撑半导体激光器1的支撑部件4直接地、或经由热传导部件而连接，从而与筐体3的材质无关地、能够确保半导体激光器1的散热性。

[第二实施方式]

下面，使用图6对本发明的第二实施方式进行说明。图6是本发明的第二实施方式的光拾取器中的金属部件和外壳的连接结构的说明图。第二实施方式在下面叙述的点上与第一实施方式不同，对于其他点与第一实施方式基本相同，因此省略重复说明。

第二实施方式中的金属部件10和外壳9的连接结构可以吸收调整引起的位移，并且采用了热电阻小的连接结构，具体地，是使用石墨片17连接金属部件10和外壳9之间的结构。石墨片17，其热传导性高且具有柔软性，因而作为边吸收伴随半导体激光器1的调整的位移、边传递热量的材料非常不错。另外，作为石墨片17的替代品，也考虑使用多根细铜线的方案等。石墨片17使用双面胶或者粘合剂固定在金属部件10或外壳9上，然而当使用铜线时，可通过锡焊固定。

[第三实施方式]

下面，使用图7说明本发明第三实施方式。图7是本发明第三实施方式的光拾取器中的金属部件和外壳的连接结构的说明图。第三实施方式在下面叙述的点上与第一实施方式不同，在其他点上和第一实施方式基本相同，因而省略重复说明。

在第三实施方式中采用的结构是，使用具有突出部分6的支撑部件4，对半导体激光器1的调整仅进行1轴的转动调整的情况下，在金属部件10和外壳9之间设置与转动调整具有相同中心的曲面，从而没有必要在金属部件10和外壳9之间设置用于吸收半导体激光器1的调整的间隔。只是，在该情况下难以完全地以面接触，因此最好在金属部件10和外壳9之间填充散热硅那样的流动性的散热部件。

[第四实施方式]

下面，使用图8至图10说明本发明第四实施方式。图8是本发明第四实施方式的用于光拾取器的半导体激光器的透视图，图9是第四实施方式的光拾取器中的半导体激光器附近的分解透视图，图10是在图9安装状态下的透视图。第四实施方式在下面叙述的点上与第一实施方式不同，在其他点上和第一实施方式基本相同，因而省略重复说明。

在第四实施方式中，作为半导体激光器使用了框架式半导体激光器1。在框架式半导体激光器1的情况下，框架14是激光元件1正下方的板状物，由于在激光元件1的正下方存在框架14，容易从框架14进行散热。与杆式的半导体激光器不同，端子表面从发热源离开少许，根据其薄型的形状，表面积也小。

因此，在第四实施方式中，如图9和图10所示，金属部件10安装在激光元件1下面的框架14上，金属部件10和半导体激光器1安装在支撑部件4上。支撑部件4多数为压铸制造，不能与框架14进行锡焊，但由于金属部件10能与框架14进行锡焊，可以进行基于锡焊的散热性高的接合。另外，由于热量经由金属部件10向支撑部件4传递，因而也可维持向筐体3的散热。并且，使用了杆式半导体激光器1的情况下，能将端子用于定位，然而由于在使用杆式半导体激光器1的情况下不使用端子表面，有必要在金属部件10上设置折弯部或突起，使得能够从半导体激光器1的外形形状而定位。

Claims (7)

1.一种光拾取器，包括：半导体激光器；光检测器；筐体，其中容纳有在将所述半导体激光器的光引导至光盘的同时将来自该光盘的反射光引导至所述光检测器的光学系统；向所述半导体激光器提供电流的配线；设置在所述筐体外侧的金属制的外壳；以及金属部件，其特征在于，

所述光拾取器还具备支撑部件，

所述半导体激光器固定在设置有成为转动轴的突出部分的所述支撑部件上，所述支撑部件在以所述突出部分作为转动轴而进行转动调整的状态下，经由粘合剂而固定在所述筐体上，

在所述半导体激光器的表面上热连接所述金属部件的表面，从而在该半导体激光器上安装该金属部件，

所述金属部件通过焊锡而热连接在所述外壳上。

2.根据权利要求1所述的光拾取器，其特征在于，

所述半导体激光器由杆式半导体激光器构成，所述杆式半导体激光器包括：由导电性金属构成的圆板状框架；设置在该框架的一个平坦的侧面上并发出激光的激光元件；以及从所述框架的另一个平坦的侧面突出的多个端子，

所述金属部件与所述框架的另一个平坦的侧面热连接。

3.根据权利要求2所述的光拾取器，其特征在于，

所述金属部件向与所述突出部分的转动轴平行的方向延长，在其延长端与所述外壳连接。

4.根据权利要求3所述的光拾取器，其特征在于，

在所述金属部件和所述外壳各自的连接部分上设置梳形部分，锡焊这些梳形部分相互啮合的部分。

5.根据权利要求1所述的光拾取器，其特征在于，

还具备散热块，

在所述筐体的与光盘相对的面一侧设置所述散热块，所述半导体激光器固定在所述支撑部件上，所述支撑部件经由所述粘合剂而固定在所述筐体上，所述散热块与所述支撑部件热连接。

6.根据权利要求1所述的光拾取器，其特征在于，

所述外壳具有两个面，该两个面与所述筐体的、除设置有所述光学系统的物镜的面以外的两个面相对，并且所述外壳设置成覆盖所述配线的一部分。

7.根据权利要求1所述的光拾取器，其特征在于，

所述半导体激光器由框架式半导体激光器构成。

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