CN101404383B - 激光器模块和光学拾取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光器模块和光学拾取装置，其中，激光器模块包括：芯柱，设置有器件安装结构体；发光器件，通过使用器件安装结构体安装在芯柱上；管状盖体，以围绕发光器件的状态固定在芯柱上并设置有使由发光器件发射的激光从其通过的开口；以及透光板，通过使用粘合材料，以封闭开口的状态固定在盖体的内表面上。在激光的光轴方向上向盖体的内部突出的环形凸部被设置在盖体的开口的外围边缘部分出，并且透光板通过使用粘合材料被固定在包括凸部的盖体的内表面上。

Description

激光器模块和光学拾取装置

相关申请的交叉参考 

本发明包含于2007年10月5日向日本专利局提交的日本专利申请JP2007-261552的主题，其全部内容通过引用结合于此。 

技术领域

本发明涉及一种用作用于数据向/从光盘中的记录/再生的拾取光源的激光器模块、以及具有该激光器模块的光学拾取装置。 

背景技术

图8是示出了根据现有技术的激光器模块50的结构的截面图。在图8中，散热器52被设置在芯柱(stem)51的上表面51A上。发光器件54通过次底座(sub-mount)53被安装到散热器52上。发光器件54被附着在芯柱51的上表面51A的盖体(cap)55围绕。盖体55被设置在具有使由发光器件54发出的光从其通过的开口56的顶部。用透明窗玻璃57封闭开口56。通过使用低熔点玻璃58将窗玻璃57固定在盖体55的内表面上。另外，引脚59附着至芯柱51。在该激光器模块50中，从发光器件54发出的激光透过窗玻璃57，以通过盖体55的开口56发射至外部。 

在根据现有技术的激光器模块50中，通过电阻焊接等使由金属以帽形形成的盖体55的底面接合至芯柱51的上表面51A，并且通过使用低熔点玻璃58使窗玻璃57粘合至盖体55的内表面，从  而在气密封条件下封闭盖体55的内部(其中安装有发光器件54的空间)。作为这种激光器模块，例如，已知在日本专利公开第2007-201412号中披露的一种激光器模块。 

发明内容

同时，在制造激光器模块的过程中，在将盖体55接合至芯柱51之前，将窗玻璃57粘合至盖体55。此外，在将窗玻璃57粘合至盖体55的步骤中，首先，使根据盖体55的内部直径和开口56的尺寸以环形形成的低熔点玻璃片58落入倒转放置的盖体55的内部(放置到盖体顶部的背面上)。接着，使窗玻璃57落入盖体55的内部以位于低熔点玻璃片58上。随后，例如，通过加热到约600℃的温度使低熔点玻璃58软化，并且在此条件下，轻轻按压窗玻璃57以使低熔点玻璃58围绕窗玻璃57的外围。 

在如上粘合窗玻璃57的步骤中，通过加热而软化的低熔点玻璃58的一部分流出至盖体55的开口56的内部(直径减小侧)。在这种情况下，如图9A所示，用于发射激光的有效直径D从开口56的直径减小了2α，其中，α是流出至开口56内部的低熔点玻璃58的突出部分的尺寸。 

具体地，近年来，存在减小激光器模块的尺寸的要求。当相对减小盖体55的外径

β和开口56的直径以满足这种要求，如图9B所示，伴随着突出尺寸α对低熔点玻璃58的流出的影响相对增加。因此，可以将有效直径D减小到可用限值以下。有效直径D的可用限值由发光器件54的位置和从其发射的激光的辐射角确定。因此，为了减小激光器模块的尺寸，必须将低熔点玻璃58的突出尺寸α抑制为低值，从而必须确保有效直径D很大。

此外，如果减小在所粘合的窗玻璃57的步骤中所使用的低熔点玻璃58的片厚度以便抑制低熔点玻璃58的突出部的尺寸，则存在这样的问题，当通过加热而软化的低熔点玻璃58被窗玻璃57挤压时，低熔点玻璃58可能不会有效地分布在窗玻璃57的粘合部分的整个区域上，从而可能破坏粘合部分处的密封性能。因此，基于激光器模块的制造，已存在对通过减小片厚度而减小低熔点玻璃58的填充量的限制。 

根据本发明的实施例，提供了一种激光器模块，包括：芯柱，设置有器件安装结构体；发光器件，通过使用器件安装结构体安装在芯柱上；管状盖体，以围绕发光器件的状态固定在芯柱上，并设置有使由发光器件发射的激光从其通过的开口；以及透光板，通过使用粘合材料，以封闭开口的状态固定在盖体的内表面上，其中，在激光的光轴方向上向盖体的内部突出的环形凸部被设置在盖体的开口的外围边缘部分处，并且透光板通过使用粘合材料被固定在包括凸部的盖体的内表面上。 

在根据本发明实施例的激光器模块和包括该激光器模块的光学拾取装置中，采用了环形凸部形成在盖体的开口的外围边缘部分、并且通过使用粘合材料而使透光板固定于包括凸部的盖体的内表面的结构。这确保在制造激光器模块的阶段将透光板粘合至盖体的内表面的过程中，可以保证足够粘合材料的填充量并同时抑制粘合材料向开口的内部突出的尺寸。 

因而，根据本发明，可以确保用于发射激光的有效直径很大，而不会破坏在透光板的粘合部分处的密封性能。因此，可以适当且容易地解决激光器模块的尺寸减小的问题。

附图说明

图1是示出了根据本发明的第一实施例的激光器模块的结构的部分不完整透视图； 

图2是示出了根据第一实施例的激光器模块的结构的截面图； 

图3是示出了盖体在附着至芯柱之前的状态的截面图； 

图4是示出了根据本发明的第二实施例的激光器模块的截面图； 

图5示出了根据第二实施例的用于激光器模块的安装结构体的实例； 

图6示出了根据现有技术的用于激光器模块的安装结构体； 

图7示出了根据第二实施例的用于激光器模块的安装结构体的另一实例； 

图8是示出了根据现有技术的激光器模块的结构的截面图；以及 

图9A和图9B示出了在根据现有技术的激光器模块中的故障。 

具体实施方式

现在，以下将参考附图详细描述本发明的具体实施例。 

<第一实施例>

图1是是示出了根据本发明的第一实施例的激光器模块的结构的部分不完整透视图，以及图2是示出了激光器模块的结构的截面图。在图1和图2中，激光器模块1具有作为基座元件的芯柱2。芯柱2包括具有高导热性的金属材料(例如，铜基材料)。与芯柱2一起形成整体结构的散热器3被设置芯柱2的上表面上。散热器3以四角柱块的形状形成。类似于芯柱2，散热器3包括具有高导热性的金属材料。 

发光器件5通过次底座被安装在散热器3的一侧表面上。散热器3和次底座4构成器件安装结构体。其中的器件安装结构体是指用于将发光器件5安装到芯柱2上的结构体。例如，次底座4包括氮化铝。发光器件5的一个表面接合至次底座4的一个表面，而次底座4在另一侧上的另一表面接合至散热器3的一侧表面。 

发光器件5包括芯片形状的半导体器件(例如，激光二极管等)。从发光器件5发射的激光的光轴K被设定为垂直于芯柱2的主表面(上表面)。发光器件5被安装于芯柱2的上表面2A上的管形盖体6围绕。设置盖体6用于在气密状态下密封通过使用如上所述的散热器3和次底座4安装在芯柱2上的发光器件5的安装空间。 

通过挤压加工由薄金属片以帽形形状形成盖体6。盖体6是通过使用诸如科伐合金的金属材料而形成的。科伐合金是具有减小至与玻璃的热膨胀系数等级相同的热膨胀系数的铁(Fe)-镍(Ni)-钴合金。通过电阻焊接等将盖体6的底面稳固地接合至芯柱2的上表面2A。盖体6被设置在具有使从发光器件5发射的激光从其通过的开口7的顶部。 

如沿光轴K的方向观察，开口7以环形形状形成。用窗玻璃8封闭开口7。窗玻璃8包括在前视图中为环形的透明玻璃基板。作为透光板，窗玻璃8固定在盖体6的内表面。通过使用作为粘合材  料的低熔点玻璃9来使窗玻璃8固定于盖体6的内表面。期望地，用于附着窗玻璃8的粘合材料不能使空气和湿气渗透并具有在盖体6的热膨胀系数和窗玻璃8的热膨胀系数之间的热膨胀系数。 

引脚10附着至芯柱2。如果必要，设置多个(通常，两个或三个)引脚10.在图2中，省略了一个或多个引脚或引脚10。 

另外，凸部11形成在盖体6的开口7的外围边缘部分。凸部11以环形形状沿开口7的边缘形成。沿激光的光轴方向(图2中的垂直方向)以向盖体6的内部突出的状态形成凸部11。通过挤压加工在形成盖体6时使开口7的边缘部分弯曲至内部来形成与盖体6作为一个主体的凸部11。另一方面，通过使用低熔点玻璃9来使用作透光板的窗玻璃8固定于包括凸部11的盖体6的内表面。因此，在窗玻璃8的外围中的空间填充有低熔点玻璃9，并且低熔点玻璃9的一部分填充凸部11和窗玻璃8之间的间隔。 

图3是示出了盖体6在安装至芯柱2之前的状态的截面图。在图3中，假设凸部11在激光的光轴方向上的凸出尺寸为“Lt”，以及假设凸部11和窗玻璃8之间的间距为“Lq”，则这些尺寸优选地为Lt≈Lg的关系，更优选地，为Lt≧Lg的关系。例如，当假设在没有凸部11的情况下盖体6的顶部和窗玻璃8之间的间距被设定为100μm时，优选地将凸部11的突出尺寸设定为50μm，即，该间距的一半。在这种情况下，凸部11和窗玻璃8之间的间距Lg被设定为可相当于凸部11的突出尺寸Lt。 

在凸部11因而形成在盖体6的开口7处的结构中，在形成凸部11的区域中局部减小盖体6和窗玻璃8之间的距离(Lg)。因此，在制造激光器模块1的阶段将窗玻璃8粘合至盖体6的顶部的内表面时，可以确保保证粘合部分处的密封性能所必需的足够的低熔点材料9的填充量，并同时抑制关于低熔点玻璃9向开口7的内部突  出的突出尺寸α。因此，与在不具有凸部11的激光器模块(现有技术中的激光器模块)中通过使用相同量(相同片厚度)的低熔点玻璃9来粘合窗玻璃8的情况相比，可以确保用于发射激光的有效直径D较大。 

<第二实施例> 

图4是示出了根据本发明的第二实施例的激光器模块的结构的截面图。在第二实施例中，以与在第一实施例中的方式相同的方式，凸部11形成在盖体6中的开口7的外围边缘处，而盖体6的结构总体上不同于第一实施例中的盖体的结构。 

具体地，在以上的第一实施例中，通过对用作盖体6的材料的薄金属片进行挤压加工来利用均匀的材料厚度以帽形整体形成了盖体6。另一方面，在该第二实施例中，通过锻造、铸造或刨削(切削)形成盖体6，从而使作为整体的盖体6以空心圆柱形形状形成，以使在盖体6的直径方向上的材料厚度Td大于在开口7的外围处的光轴方向(图4中的垂直方向)上的材料厚度Th。更具体地，在开口7的外围处的光轴方向上的材料厚度Th被设定为0.2mm的情况下，有利地将在盖体6的直径方向上的材料厚度Td设定为0.4mm(即，相当于材料厚度Th的两倍)。另外，盖体6的上端面6A被形成为平行于盖体6的底面的平坦表面。 

另外，在通过铸造制造盖体6的情况下，必须在铸造之后通过修整加工(切削加工等)将盖体6修整成预定大小。另一方面，在通过锻造或切削来制造盖体6的情况下，可以将盖体6机械加工成预定大小而不用进行这种修整加工。另外，构成盖体6的材料并不限于科伐合金，并且可以是其他金属材料，例如，铜。然而，在这种情况下，必须根据构成盖体6的材料改变粘合材料的类型。 

此处，在根据本发明的第二实施例的激光器模块1中，在盖体6的直径方向上的材料厚度Td大于在以上的第一实施例中的材料厚度，因此，盖体6的热容较大。因此，可以通过利用盖体6的厚外围部分来将来自发光器件5的热量有效地释放到外部。 

具体地，如图5所示，在将第二实施例中的激光器模块1附着至光学拾取装置的滑动基座100的情况下，盖体6的外围表面和与其相对的滑动基座100的内围表面之间的间隔可以填充有高导热的树脂(例如，辐射硅树脂)12，从而可以使在发光器件5中产生的热量沿着由附图中的虚线箭头表示的传热通路通过次底座4、散热器3、芯柱2和盖体6释放到滑动基座100中。滑动基座100被设置在光学拾取装置中，从而能够在向其中写入数据/从其中读取数据的光盘的径向上往复运动。 

另一方面，在将现有技术中(或第一实施例中)的激光器模块50附着至滑动基座100的情况下，如图6所示，在发光器件5中产生的热量沿着由附图中的点划线箭头表示的传热通路通过次底座4、散热器3和芯柱2释放到滑动基座100。因此，与在第一实施例中相比，在第二实施例中，在激光器模块1和滑动基座100之间的热接触区域较大，并且因此，热阻较小。因而，通过采用根据第二实施例的激光器模块1，可以获得更高的辐射性能。 

此外，在如根据现有技术的激光器模块1通过对薄的金属片进行挤压加工来以帽形形成盖体55的情况下，同样由于盖体材料的可延伸性的影响，盖体55的高度尺寸H1易于产生误差(见图8)。因而，降低了盖体55的高度尺寸H1的精确度。考到虑此情况，如图6所示，在将根据现有技术的激光器模块50附着至滑动基座100的情况下，将芯柱51的上表面51A用作安装基准表面，并且使安装基准表面邻接于滑动基座100。这也应用于根据第一实施例的激光器模块1。

另一方面，在通过锻造、铸造或者切削来以空心柱形形状形成盖体6的情况下，在盖体6的直径方向上的材料厚度Td被设定为较大，从而盖体6的高度尺寸H2易于产生误差。因此，如图7所示，可以通过仅使盖体6的上端面6A邻接滑动基座100的模块安装表面100A来实现光轴方向上的位置匹配。 

另外，与芯柱2的上表面2A符合激光器模块1的安装基准表面的情况相比，缩短了从发光器件5的发光点到符合激光器模块1的安装基准表面的盖体6的上端面6A的距离Lp(见图4)。因此，如图7所示，例如在从激光器模块1发射的激光被物镜101会聚以用所会聚的激光照射光盘2的情况下，可以高精确地设定从激光器模块1的安装基准表面(6A)到将被激光照射的光盘102的距离Lk。 

本领域技术人员应了解，根据设计要求和其它因素，可以进行各种修改、组合、子组合和改进，均应包含在本发明的权利要求或等同物的范围内。

Claims (3)

1.一种激光器模块，包括：

芯柱，设置有器件安装结构体；

发光器件，通过使用所述器件安装结构体安装在所述芯柱上；

管状盖体，以围绕所述发光器件的状态固定在所述芯柱上，并设置有使由所述发光器件发射的激光从其通过的开口；以及

透光板，通过使用粘合材料，以封闭所述开口的状态固定在所述盖体的内表面上，

其中，在所述激光的光轴方向上向所述盖体的内部突出的环形凸部被设置在所述盖体的所述开口的外围边缘部分处，并且

所述透光板通过使用所述粘合材料被固定在包括所述凸部的所述盖体的所述内表面上。

2.根据权利要求1所述的激光器模块，

其中，所述盖体以空心圆柱形状形成，以使在所述盖体的直径方向上的材料厚度大于在所述开口的外围的光轴方向上不包括所述环形凸部的厚度的材料厚度。

3.一种光学拾取装置，包括：

激光器模块，包括：

芯柱，设置有器件安装结构体，

发光器件，通过使用所述器件安装结构体安装在所述芯柱上，

管状盖体，以围绕所述发光器件的状态固定在所述芯柱上，并设置有使由所述发光器件发射的激光从其通过的开口，以及

透光板，通过使用粘合材料，以封闭所述开口的状态固定在所述盖体的内表面上，

其中，在所述激光的光轴方向上向所述盖体的内部突出的环形凸部被形成所述盖体的所述开口的外围边缘部分处，并且

所述透光板通过使用所述粘合材料被固定在包括所述凸部的所述盖体的所述内表面上。

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