JP2000048391A - 光集積モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、光ディスク装置などに用いられる
光集積モジュールにおいて、光軸位置と光路長の調整を
容易にすることを目的とする。 【解決手段】 本発明の光集積モジュールは、レーザー
ダイオードを搭載した台座とレーザー光を反射する反射
体とを搭載した梁状部品と、入射光を受光するフォトダ
イオードを形成したシリコン基板と、それぞれを固定す
るステムと、を有し、シリコン基板の表面を横断するよ
うに梁状部品を配置した。また、シリコン基板をステム
に固定するためにステムに設けた貫通穴に接着剤を充填
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光磁気ディスク装置
や光ディスク装置に用いられる光集積モジュールに関わ
り、特にレーザーダイオード（ＬＤ）とフォトダイオー
ド（ＰＤ）を一体化した光集積モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３は光集積モジュールの構成を説明
するための図である。図１３のＬＤはレーザーダイオー
ドであり、レーザー光をミラーに向けて出射する。ミラ
ーはＬＤの光軸と直交する方向に出射光を反射する。反
射光はホログラム付きガラス板を通過してディスクに照
射される。

【０００３】ディスクに照射され、反射された反射光
は、光集積モジュールのガラス板の表面に形成されたホ
ログラムによって回折される。ホログラムは光集積モジ
ュールから光を出射するときは回折なしで通過させる
が、ディスクからの反射光である入射光を回折させる性
質を有する。回折光はシリコン基板の表面に形成された
フォトダイオード（ＰＤ）が受光する。

【０００４】ＰＤは図１３に示すようにＬＤとミラーの
両側に配置される。二つのＰＤを一組にして特定の信号
の誤差を検出する場合もある。図１３ではＰＤ１とＰＤ
２を一組、ＰＤ３とＰＤ４を他の一組とした。一組のＰ
Ｄによって例えばディスク動作中のフォーカスエラーや
トラックエラーを検出する。一つのＰＤによって所定の
信号の強度を検出し、両者の差分をとってズレを検出す
る。

【０００５】このように光集積モジュールは、レーザー
光を出射するＬＤとディスクなどからの反射光を入射光
として受光するＰＤが一体化され、ＬＤとミラー、それ
にＰＤが形成されたシリコン基板がカバーで覆われる。
カバー上面にはホログラム付きガラス板が搭載される。

【０００６】図１４は従来技術を説明するための図であ
る。図１４の１はレーザーダイオードであり、レーザー
光を出射する。図１４の２は台座であり、レーザーダイ
オード１を搭載する。図１４の３は反射体（ミラー）で
あり、６はシリコン基板であり、１４はホログラムであ
り、１５はホログラム１４付きのガラス板である。

【０００７】シリコン基板６にはレーザーダイオード１
を搭載した台座２と反射体３とを搭載する。反射体３と
レーザーダイオード１とは、反射体３の反射面が、レー
ザーダイオード１の出射光をレーザーダイオード１の光
軸と直交する方向に反射するように配置する。

【０００８】レーザーダイオード１の出射光は反射体３
で反射してからホログラム付きガラス板１５を通過し
て、図示していないが、ディスクに入射される。ディス
クに入射され、ディスクに反射された反射光は、ホログ
ラム付きガラス板１５に入射光として戻り、ホログラム
１４によって回折され、シリコン基板６の表面に形成さ
れたフォトダイオード５が受光する。

【０００９】次に、図１５を用いてレーザーダイオード
とシリコン基板の実装について説明する。図１５ではレ
ーザーダイオード１が台座２に搭載され、台座２がシリ
コン基板６の表面に形成された接着用金属層に半田溶接
により固定される。

【００１０】同様に、シリコン基板６は光集積モジュー
ル部品を支持するステム７に半田溶接によって固定され
る。シリコン基板６の裏面にも接着用金属層が形成され
ている。反射体３はシリコン基板６に接着剤で固定され
る。シリコン基板６の表面には予めフォトダイオード５
が形成されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ＬＤは電力供給によっ
てレーザー光を出射すると共に発熱する。ＬＤを効率的
に使うためには、熱伝導による放熱効果を良好に維持す
る必要がある。

【００１２】そのため、ＬＤを台座に搭載し、その台座
を半田溶接によってシリコン基板に半田付けし、更にシ
リコン基板を半田溶接によってステムに半田付けする。
これによってＬＤから発生した熱は、台座を介してシリ
コン基板に伝わり、更にステムに伝わることになる。

【００１３】このように、従来技術ではＬＤから発生し
た熱を台座を介してシリコン基板に伝え、この伝達熱を
ステムに放熱するために、シリコン基板とステムとを半
田溶接によって接続することが必要であった。

【００１４】また、シリコン基板の接着用金属層をステ
ムに半田溶接により固定するときには、ＬＤを搭載した
台座を接着用金属層に固定するときとは溶融温度が異な
る半田を用いて半田溶接を行わなければならなかった。
（半田溶接を先に行う方を溶融温度が高い半田にする必
要がある。） 更に、反射体（ミラー）をシリコン基板（接着用金属
層）に実装するときは、半田溶接によって反射体（ミラ
ー）が熱変形することを回避するために、シリコン基板
をステムに固定した後でなければならなかった。

【００１５】また、反射体をシリコン基板に実装すると
きには、ＬＤを搭載した台座が半田溶接によって既にシ
リコン基板の表面の接着用金属層に直付けされており、
反射体の実装位置のみによって、ＬＤの光軸位置の調整
を行うと共に、ＬＤの出射光の光路長とＰＤへの入射光
の光路長とが等しくなるように調整を行う必要があっ
た。

【００１６】ＬＤの発光点が恰も反射光の受光面である
ＰＤの表面上にあるときが、ＬＤからディスク表面まで
の出射光の光路長と、ディスク表面からＰＤへの入射光
の光路長とが等しくなり、光学設計上のマージンが一番
大きい。

【００１７】図１６は光軸位置と光路長を説明するため
の図である。図１６の（１）の基準光軸位置に示すよう
に、反射体３の反射面がレーザーダイオード１の出射光
をレーザーダイオード１の光軸と直交する方向に反射す
る。

【００１８】レーザーダイオード１の発光点から反射体
３の反射面までの距離（ａ）と、反射面におけるレーザ
ーダイオード１の光軸の反射点からフォトダイオード５
表面（図１６ではＰＤ面）までの距離（ｂ）が等しい
（ａ＝ｂ）とき、ＬＤからの出射光の光路長とＰＤまで
の入射光の光路長が等しくなる。

【００１９】ところが、図１６の（２）のレーザーダイ
オードに対する反射体の実装位置と光路長との関係に示
すように、反射体の実装位置によってはａ≠ｂとなるこ
とがあり、その結果、ＬＤからの出射光の光路長とＰＤ
までの入射光の光路長が等しくなくなることがある。

【００２０】同様に、図１６の（３）の台座加工精度と
光軸位置との関係に示すように、レーザーダイオード１
を搭載した台座２の加工精度にΔＺのバラツキがあると
きには光軸位置は基準光軸位置に対してδの変位が生じ
る。

【００２１】このように、反射体をシリコン基板に実装
するときには、ＬＤを搭載する台座の加工精度および接
着用金属層の溶接後の厚さのバラツキを補正することが
必要であるが、ＬＤの出射光に対して反射体の実装位置
を調整するだけでは、光軸位置と光路長との両方の条件
を同時に満たすことが困難になり、許容調整範囲が狭く
なるという問題があった。

【００２２】本発明は、ＬＤとＰＤを一体化した光集積
モジュールに関わり、特にＬＤの光軸位置とＬＤからＰ
Ｄに至る光路長の調整を容易にすることを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の光集積モジュー
ルは、レーザーダイオードと、レーザーダイオードの出
射光がレーザーダイオードの光軸と直交する方向に反射
するように反射面を向けて設置した反射体とを搭載した
梁状部品と、入射光を受光するフォトダイオードを表面
に形成したシリコン基板と、梁状部品がシリコン基板の
表面を横断するように配置し、梁状部品とシリコン基板
とをそれぞれ固定したステムと、を有することを特徴と
する。

【００２４】図１は本発明の原理図であり、本発明の光
集積モジュールの構成図である。図１の１はレーザーダ
イオードであり、レーザー光を出射する。図１の２は台
座であり、レーザーダイオード１を搭載する。図１の３
は反射体であり、図１の４は梁状部品である。

【００２５】梁状部品４にはレーザーダイオード１を搭
載した台座２と反射体３とを搭載する。反射体３とレー
ザーダイオード１とは、反射体３の反射面１０が、レー
ザーダイオード１の出射光をレーザーダイオード１の光
軸と直交する方向に反射するように配置する。

【００２６】一方、入射光は図１に図示したように、シ
リコン基板６の表面に形成されたフォトダイオード５が
受光する。本発明の光集積モジュールは、梁状部品４が
シリコン基板６の表面を横断するように配置して、ステ
ム７に梁状部品４とシリコン基板６とを固定する。

【００２７】ステム７に梁状部品４を固定してから、ス
テム７にシリコン基板６を固定する場合は、レーザーダ
イオード１の光軸を基準にしてシリコン基板６を動かす
ことができる。また逆に、ステム７にシリコン基板６を
固定してから、ステム７に梁状部品４を固定する場合
は、シリコン基板６を基準にしてレーザーダイオード１
の光軸を動かすことができる。

【００２８】いずれの場合もレーザーダイオード１の光
軸に対してシリコン基板６上に形成されたフォトダイオ
ード５を相対的に動かすことができ、両者の位置調整に
自由度を持たせることができる。

【００２９】これにより、図２の光路差に示すように、
レーザーダイオード１の発光点から反射体３の反射面１
０までの距離（ａ）と、反射体３の反射面１０における
レーザーダイオード１の光軸の反射点からフォトダイオ
ード５表面までの距離（ｂ）の光路差をなくす（ａ＝
ｂ）ことが期待できる。

【００３０】このように、梁状部品４とシリコン基板６
とをステム７に固定するときは、いずれか一方を固定
し、他方を位置調整して固定することが可能になる。図
２のＺ方向において距離（ｂ）を調整すると共に、Ｘ、
Ｙ、Ｚθ方向に調整することによってレーザーダイオー
ド１の光軸とＸＹ平面内でのフォトダイオード５との位
置決めを行う。

【００３１】また、レーザーダイオード１等を搭載した
梁状部品４を設けたことにより、レーザーダイオード
１、若しくはレーザーダイオード１を搭載した台座２が
直接シリコン基板６に接することがなくなり、レーザー
ダイオード１からシリコン基板６に熱が直接、伝達しな
くなることを期待できる。

【００３２】更に、放熱のためにシリコン基板６とステ
ム７とを半田溶接することが不要になり、シリコン基板
６とステム７との接合を、例えば、ＵＶ硬化型接着剤で
行うことができるようになり、位置調整を実施した後の
接着剤硬化による位置ずれをなくすことが期待できる。

【００３３】また、本発明の光集積モジュールは、ステ
ムに設けた貫通穴に接着剤を充填して、シリコン基板を
ステムに固定したことを特徴とする。図３のシリコン基
板の固定はシリコン基板６をステム７に固定する構造を
示す図である。図３の８はステム７に設けられた貫通穴
であり、図３の９は貫通穴８に充填された接着剤であ
る。図３の他の符号の意味は図１の符号の意味と同じで
ある。

【００３４】このように、ステム７の貫通穴８に接着剤
９を充填し、フォトダイオード５の位置決め後に接着剤
９を硬化させることによって、半田溶接を用いることな
く、シリコン基板６とステム７の固定を強化することを
期待できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の実施例について図面を用
いて詳細に説明する。図４の光集積モジュールの構造
（１）は、シリコン基板６をステム７に設けた窪み２０
に嵌め込み、梁状部品４の両端をステム７に固定した構
造を示す図である。

【００３６】図４の１４はホログラムであり、図４の１
５はホログラム１４付きのガラス板である。図４の１６
はホログラム１４付きのガラス板を搭載し、光集積モジ
ュールを覆うカバーである。

【００３７】図４の１７はワイヤであり、シリコン基板
６と光集積モジュールの端子１８を接続する。図４の１
９はステム７を貫通する端子１８を固定するための絶縁
性接着剤である。図４の他の符号の意味は図１の符号の
意味と同じである。

【００３８】図４に示すように光集積モジュールの構造
（１）ではステム７の上面に設けた窪み２０の深さと広
さをシリコン基板６の厚みと広さより大きくすること
で、シリコン基板６の表面に形成したフォトダイオード
５の位置調整しろを設けた。

【００３９】図５の光集積モジュールの構造（２）は、
梁状部品４の両端にシリコン基板６を跨ぐ脚部２１を設
け、梁状部品４の両脚部２１をステム７上面に固定した
構造を示す図である。図５の他の符号の意味は図４の符
号の意味と同じである。

【００４０】図５に示すように光集積モジュールの構造
（２）では梁状部品４の両脚部２１の高さと間隔をシリ
コン基板６の厚みと幅より大きくすることで、シリコン
基板６の表面に形成したフォトダイオード５の位置調整
しろを設けた。

【００４１】図６の光集積モジュールの構造（３）は、
ステム７の上面にシリコン基板６を挟む台座２２を設
け、梁状部品４の両端をステム７上面の台座２２に固定
した構造を示す図である。図６の他の符号の意味は図４
の符号の意味と同じである。

【００４２】図６に示すように光集積モジュールの構造
（３）ではステム７の台座２２の高さと間隔をシリコン
基板６の厚みと幅より大きくすることで、シリコン基板
６の表面に形成したフォトダイオード５の位置調整しろ
を設けた。

【００４３】また、図４乃至図６のいずれの構造におい
ても、ステム７に貫通穴８を設け、貫通穴８に接着剤を
充填して、シリコン基板６をステム７に固定した。図７
は反射体の形状を説明するための図である。反射体３
は、反射面以外に平坦面を有し、台形状である。図７の
１０は反射体３の反射面であり、図７の１１は反射面１
０以外の平坦面である。反射体３を梁状部品４に実装す
るときに、反射体３の平坦面１１を真空吸着する。

【００４４】図８の真空吸着は反射体３の実装を説明す
るための図である。反射体３を梁状部品４に実装すると
きには図８に示すように、反射体３の平坦面１１を真空
コレットにより吸着する。

【００４５】図９は梁状部品の形状を説明するための図
である。梁状部品４は反射体を突き当てる面となる段差
を有する。図９の１２は梁状部品４の段差である。反射
体３の反射面１０と反対側の面を突き当てる。

【００４６】反射体３を梁状部品４に実装するときに、
梁状部品４上で、レーザーダイオード１を搭載した台座
２と共に反射体３を位置決めする。図１０の段差への突
き当ては反射体３とレーザーダイオード１の実装を説明
するための図である。図１０の２３はレーザーダイオー
ド１を搭載した台座２を梁状部品４に搭載するための治
具である。

【００４７】レーザーダイオード１を搭載した台座２を
梁状部品４に実装するときは、図１０の（１）に示すよ
うに、梁状部品４に設けた段差１２に治具２３を突き当
て、更に治具２３にレーザーダイオード１を搭載した台
座２を突き当て、その位置で台座２を梁状部品４に固定
する。

【００４８】反射体３を梁状部品４に実装するときは、
図１０の（２）に示すように、梁状部品４に設けた段差
１２に反射体３の反射面１０と反対側の面を突き当て、
その位置で反射体３を梁状部品４に固定する。

【００４９】図１１は梁状部品とシリコン基板の位置関
係を説明するための図である。図１１の１３はシリコン
基板６に設けられた反射体３の位置決め用のマークであ
る。図１１の他の符号の意味は他図の符号の意味と同じ
である。

【００５０】シリコン基板６に対して梁状部品４を位置
決めするときには、図１１に示すようにマーク１３同士
（マーク１３ａ、１３ｂ）を結んだ直線ＡＢとレーザー
ダイオード１の光軸である直線ＬＭとを直交させる。

【００５１】シリコン基板６上の見える場所に反射体３
の位置決めマークを設けることによって、梁状部品４と
シリコン基板６との平面上の位置合わせを容易にする。
図１２は光集積モジュールからカバーとホログラム付き
ガラス板を外したときの光集積モジュールの要部外観図
である。シリコン基板６はステム７に設けた窪みに実装
されている。梁状部品４はシリコン基板６を横断する態
様でステム７に固定されている。図１２の符号の意味は
図４の符号の意味と同じである。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、レーザーダイオードの光軸に対してシリコン基
板上に形成されたフォトダイオードを相対的に動かすこ
とができるので、両者の位置調整に自由度を持たせるこ
とができ、いずれか一方を固定し、他方を位置調整して
固定することが可能になるという効果がある。

【００５３】また、本発明によれば、レーザーダイオー
ドを搭載した部品とフォトダイオードを形成したシリコ
ン基板とを分けたことにより、レーザーダイオード搭載
部品からステムへの放熱効果を期待できると共に、半田
溶接することが不要になり、しかもステムに貫通穴を設
けて接着剤を充填したので、半田溶接による熱変形を回
避できた上に、シリコン基板とステムの固定を強化する
という効果がある。

【００５４】更に、本発明によれば、反射体の形状や梁
状部品の形状に工夫があり、シリコン基板の表面に反射
体の位置決め用のマークを有するので、反射体やレーザ
ーダイオードの位置決めや実装を容易にし、梁状部品と
シリコン基板との平面上の位置合わせを容易にするとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理図

【図２】 光路差

【図３】 シリコン基板の固定

【図４】 光集積モジュールの構造（１）

【図５】 光集積モジュールの構造（２）

【図６】 光集積モジュールの構造（３）

【図７】 反射体の形状

【図８】 真空吸着

【図９】 梁状部品の形状

【図１０】 段差への突き当て

【図１１】 梁状部品とシリコン基板の位置関係

【図１２】 光集積モジュールの要部外観図

【図１３】 光集積モジュールの構成

【図１４】 従来技術

【図１５】 レーザーダイオードとシリコン基板の実装

【図１６】 光軸位置と光路長

【符号の説明】

１ レーザーダイオード ２ 台座 ３ 反射体 ４ 梁状部品 ５ フォトダイオード ６ シリコン基板 ７ ステム ８ 貫通穴 ９ 接着剤 １０ 反射面 １１ 平坦面 １２ 段差 １３ マーク １４ ホログラム １５ ホログラム付きガラス板 １６ カバー １７ ワイヤ １８ 端子 １９ 絶縁性接着剤 ２０ 窪み ２１ 脚部 ２２ 台座 ２３ 治具

フロントページの続き (72)発明者 加藤 秀雄 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 明間 滋 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 安孫子 幸弘 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5D119 AA05 AA38 AA39 BA01 CA10 EA02 EA03 FA35 FA37 JA14 JA57 JC07 KA02 KA40 KA41 KA42 NA04 NA06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザーダイオードと、レーザーダイオ
   ードの出射光が前記レーザーダイオードの光軸と直交す
   る方向に反射するように反射面を向けて設置した反射体
   とを搭載した梁状部品と、 入射光を受光するフォトダイオードを表面に形成したシ
   リコン基板と、 前記梁状部品が前記シリコン基板の表面を横断するよう
   に配置し、前記梁状部品と前記シリコン基板とをそれぞ
   れ固定したステムと、 を有することを特徴とする光集積モジュール。
2. 【請求項２】 ステムに設けた貫通穴に接着剤を充填し
   て、シリコン基板をステムに固定したことを特徴とする
   請求項１に記載の光集積モジュール。