JP2002033426A - ステムおよび光ピックアップ - Google Patents

ステムおよび光ピックアップ

Info

Publication number
JP2002033426A
JP2002033426A JP2000222373A JP2000222373A JP2002033426A JP 2002033426 A JP2002033426 A JP 2002033426A JP 2000222373 A JP2000222373 A JP 2000222373A JP 2000222373 A JP2000222373 A JP 2000222373A JP 2002033426 A JP2002033426 A JP 2002033426A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stem
heat
semiconductor laser
heat transfer
driving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000222373A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Sugawara
悟 菅原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2000222373A priority Critical patent/JP2002033426A/ja
Publication of JP2002033426A publication Critical patent/JP2002033426A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の半導体素子を同一のステムに実装して
も、各半導体素子を独立して放熱することができ、熱の
クロストークの発生も防止することの可能なステムを提
供する。 【解決手段】 本発明のステムは、第1の伝熱部25
と、断熱部26と、第2の伝熱部27とにより構成され
ている。ここで、第1の伝熱部25と第2の伝熱部27
は、例えば熱伝導率51W/m・Kの軟鋼からなってお
り、また、断熱部26は、例えば熱伝導率0.24W/
m・Kのフッ素樹脂からなっている。そして、ステムの
第1の伝熱部25には、ヒートシンク22を介して半導
体レーザ(LD)21が取り付けられている。また、ス
テムの第2の伝熱部27には、半導体レーザ駆動用IC
(LD駆動用IC)23が取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を実装
可能なステムおよび光ピックアップに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体レーザ(LD)等の発熱
量の多い半導体素子は、ヒートシンクを設けたステムと
呼ばれる金属製の実装部材に実装される。このようなス
テムには、LDの他に光出力モニター用のPD等も一緒
に実装されるが、最近ではホログラムやOPIC等を1
つのステムに実装した一体化ステムがすでに商品化され
ている。さらに研究レベルにおいては、LDの駆動用I
Cを一体化した高性能ステムも案出されている。
【0003】例えば特開平6−223399には、図1
に示すように、LD(半導体レーザ)とLD駆動用IC
(半導体レーザ駆動用IC)とを一体化したステムの一
例が示されている。図1を参照すると、ステム4には、
LD1と、ヒートシンク2と、OPICとLD駆動用I
Cが一体化されたチップ8とが実装されており、リード
7,ボンディングワイヤ16,キャップ5,出射窓6が
取付られている。
【0004】このようにLD1とLD駆動用ICを一体
化する(同一のステム4に実装する)ことにより、部品
点数が減少し低コスト化が図れると共に、LD1,LD
駆動用IC間の配線からの不要な電磁輻射を低減するこ
とができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図1の
構成では、LD1とLD駆動用ICを一体化する(同一
のステム4に実装する)ことにより性能を向上させるこ
とができる一方で、放熱という観点では新たな問題が生
じてしまう。すなわち、LD自身が元々高発熱な素子で
あるのに加えて、同じく発熱量の高いLD駆動用ICを
LDに近接して配置するため、ステムの温度が上昇して
しまう。特に最近の高速な光ディスクに搭載されるLD
駆動用ICは数百MHzの高速な変調が要求されるた
め、その発熱量はLDに迫るほどである。
【0006】一方、次世代の光ディスクシステムに使用
される高出力赤色LDや青色LDにおいては、発光材料
の物性上、発光層とクラッド層のバンドギャップ差が十
分に大きく取れないため、素子特性の温度変化依存性が
大きくなってしまう。そのため動作可能な上限温度が従
来の赤外LDより低く、駆動用IC一体化によるステム
の温度上昇は致命的な問題となってしまう。
【0007】このように従来のステムを用いて単純にL
DとLD駆動用ICを一体化(同一のステムに実装)し
ても、低コスト化やノイズ低減の効果がある反面、LD
の放熱特性が劣化してしまうため、実際の実用化は難し
かった。
【0008】本発明は、複数の半導体素子(例えば、半
導体レーザと半導体レーザ駆動用IC)を一体化(同一
のステムに実装)しても、各半導体素子を独立して放熱
することができ、熱のクロストークの発生も防止するこ
との可能なステムおよび光ピックアップを提供すること
を目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、複数の半導体素子を実装可
能なステムにおいて、該ステムは熱伝導率の高い伝熱部
を複数有し、各伝熱部は、各伝熱部に比べて熱伝導率の
低い断熱部により熱的に分離されていることを特徴とし
ている。
【0010】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載のステムにおいて、該ステムは、複数の半導体素子の
うちの少なくとも1つの半導体素子として、半導体レー
ザを実装可能であることを特徴としている。
【0011】また、請求項3記載の発明は、請求項2記
載のステムにおいて、該ステムに半導体レーザが実装さ
れる場合、半導体レーザが実装される第1の伝熱部とは
熱的に分離された第2の伝熱部に実装される半導体素子
は、半導体レーザ駆動用ICであることを特徴としてい
る。
【0012】また、請求項4記載の発明は、請求項1乃
至請求項3のいずれか一項に記載のステムにおいて、該
ステムの複数の伝熱部の少なくとも1つの伝熱部には、
ヒートパイプが接続されていることを特徴としている。
【0013】また、請求項5記載の発明は、請求項2乃
至請求項4のいずれか一項に記載のステムを使用するこ
とを特徴とする光ピックアップである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
【0015】従来のステムは、軟鋼等からなる円盤状の
アイレット上に銅からなるヒートシンクが取付けられた
構造をしている。このステムにLD(半導体レーザ)と
LD駆動用IC(半導体レーザ駆動用IC)を実装(一
体化実装)した場合、LDとLD駆動用ICとステムと
は熱的には一体となっているので、一方の発熱は他方に
容易に伝わってしまい、いわゆる熱のクロストークが生
じてしまう。
【0016】本願の発明者は、上記の問題を回避するた
めには、ステムの中で各半導体素子の放熱を担う伝熱部
を複数に分けて、熱的に分離した構造を設けてやればよ
いことを見出し、本発明を完成させた。
【0017】すなわち、本発明では、複数の半導体素子
を実装可能なステムにおいて、該ステムは熱伝導率の高
い伝熱部を複数有し、各伝熱部は、各伝熱部に比べて熱
伝導率の低い断熱部により熱的に分離されている構造と
なっている。このような構造とすることによって、各半
導体素子を独立して放熱することができ、熱のクロスト
ークも発生することが無いステムを実現することができ
る。
【0018】具体的には、上記本発明のステムに実装さ
れる複数の半導体素子のうちの少なくとも1つの半導体
素子として、半導体レーザを実装することができる。す
なわち、前述したように、次世代の光ディスクシステム
に使用される高出力赤色半導体レーザや青色半導体レー
ザはLD素子特性の温度変化依存性が大きいため、他の
素子からの熱のクロストークの影響を特に受けやすい。
そこで、本発明のステムに半導体レーザを実装すると、
この半導体レーザは、ステムに実装される他の半導体素
子からの熱のクロストークの影響を特に受けにくくな
り、半導体レーザを安定して動作させることが可能にな
る。
【0019】また、本発明のステムに半導体レーザが実
装される場合、半導体レーザが実装される第1の伝熱部
とは熱的に分離された第2の伝熱部には、半導体レーザ
駆動用ICを実装することができる。
【0020】すなわち、半導体レーザ(LD)と半導体
レーザ駆動用IC(LD駆動用IC)を一体化する(同
一のステムに実装する)ことにより、部品点数が減少し
低コスト化が図れると共に、LDとLD駆動用IC間の
配線からの不要な電磁輻射を低減することが期待でき
る。しかしながら、前述したように、従来のステムを用
いて単純にLDとLD駆動用ICを一体化しても、低コ
スト化やノイズ低減の効果がある反面、LDの放熱特性
が劣化してしまうため、実際に実用化することは難し
い。これに対し、本発明では、半導体レーザが実装され
る第1の伝熱部とは熱的に分離された第2の伝熱部に、
半導体レーザ駆動用ICが実装されることにより、LD
とLD駆動用ICを一体化してもLDの放熱特性を劣化
させずに済む。
【0021】このように、本発明のステムにおいては、
複数の半導体素子をそれぞれ独立した伝熱部を通じて放
熱することが可能であるが、伝熱部が複数に分割された
分、個々の伝熱部の熱抵抗は従来のステムに比較して多
少増加することになる。これは通常の場合ほとんど問題
とならない程度であるが、青色LD等の非常に発熱量の
多い素子を実装する場合には、このわずかな差が問題と
なってしまう。
【0022】この問題を回避するためには、上述した本
発明のステムの複数の伝熱部の少なくとも1つの伝熱部
にヒートパイプを接続するのが良い。ヒートパイプは、
実効的な熱伝導率が銅の10倍以上にもなるので、高発
熱な素子を実装した伝熱部から、大量の熱を効果的に放
熱することが可能になる。このように、本発明のステム
の複数の伝熱部の少なくとも1つの伝熱部にヒートパイ
プを接続することにより、本発明のステムの構造(複数
の半導体素子を実装可能なステムにおいて、該ステムは
熱伝導率の高い伝熱部を複数有し、各伝熱部は、各伝熱
部に比べて熱伝導率の低い断熱部により熱的に分離され
ていることを特徴とする構造)を青色LD等の非常に発
熱量の多い素子にも適用することが可能となる。
【0023】上述した本発明のステムの特徴は、光ピッ
クアップに使用するLDステムとして非常に望ましい特
徴である。従って、本発明のステムを光ピックアップに
使用することにより、低コストで輻射ノイズの少ない、
高機能な光ピックアップを実現することが可能になる。
【0024】次に、本発明のステムの具体例を説明す
る。
【0025】図2は本発明に係るステムの一例を示す図
である。図2を参照すると、このステムは、第1の伝熱
部25と、断熱部26と、第2の伝熱部27とにより構
成されている。ここで、第1の伝熱部25と第2の伝熱
部27は、例えば熱伝導率51W/m・Kの軟鋼からな
っており、また、断熱部26は、例えば熱伝導率0.2
4W/m・Kのフッ素樹脂からなっている。
【0026】そして、ステムの第1の伝熱部25には、
ヒートシンク22を介して半導体レーザ(LD)21が
取り付けられている。また、ステムの第2の伝熱部27
には、半導体レーザ駆動用IC(LD駆動用IC)23
が取り付けられている。なお、図2において、符号24
はリードを表わしている。
【0027】図2の構成では、半導体レーザ21が取り
付けられている第1の伝熱部25は、断熱部26によ
り、半導体レーザ駆動用IC23が取り付けられている
第2の伝熱部27と熱的に分離されているので、半導体
レーザ駆動用IC23の発熱が半導体レーザ21に影響
を及ぼすことを防止できる。
【0028】また、図3は本発明に係るステムの他の例
を示す図である。図3を参照すると、このステムは、第
1の伝熱部35と、断熱部36と、第2の伝熱部37と
により構成されている。また、このステムには、ステム
の位置合わせ用切欠き38が設けられている。ここで、
第1の伝熱部35と第2の伝熱部37は、例えば熱伝導
率51W/m・Kの軟鋼からなっており、また、断熱部
36は、例えば熱伝導率0.24W/m・Kのフッ素樹
脂からなっている。
【0029】そして、ステムの第1の伝熱部35には、
ヒートシンク32を介して半導体レーザ(LD)31が
取り付けられている。また、ステムの第2の伝熱部37
には、半導体レーザ駆動用IC(LD駆動用IC)33
が取り付けられている。なお、図3において、符号34
はリードを表わしている。
【0030】図3の構成では、半導体レーザ31が取り
付けられている第1の伝熱部35は、断熱部36によ
り、半導体レーザ駆動用IC33が取り付けられている
第2の伝熱部37と熱的に分離されているので、半導体
レーザ駆動用IC33の発熱が半導体レーザ31に影響
を及ぼすことを防止できる。
【0031】また、図3のステムは、LDの位置精度が
必要な用途に適している。すなわち、図3のステムで
は、ヒートシンク32が実装される第1の伝熱部35に
ステムの位置合わせ用切欠き38が設けられていること
で、半導体レーザ31の位置決め精度を向上させること
ができる。
【0032】また、図4は本発明に係るステムの他の例
を示す図である。図4を参照すると、このステムは、第
1の伝熱部45と、断熱部46と、第2の伝熱部47と
により構成されている。ここで、第1の伝熱部45と第
2の伝熱部47は、例えば熱伝導率51W/m・Kの軟
鋼からなっており、また、断熱部46は、例えば熱伝導
率0.24W/m・Kのフッ素樹脂からなっている。
【0033】そして、ステムの第1の伝熱部45には、
ヒートシンク42を介して半導体レーザ(LD)41が
取り付けられている。また、ステムの第2の伝熱部47
には、半導体レーザ駆動用IC(LD駆動用IC)43
が取り付けられている。なお、図4において、符号44
はリードを表わしている。
【0034】図4の構成では、半導体レーザ41が取り
付けられている第1の伝熱部45は、断熱部46によ
り、半導体レーザ駆動用IC43が取り付けられている
第2の伝熱部47と熱的に分離されているので、半導体
レーザ駆動用IC43の発熱が半導体レーザ41に影響
を及ぼすことを防止できる。
【0035】また、図4の例では、ヒートシンク42に
は、ヒートパイプ48が直接取り付けられている。これ
により、半導体レーザ41で発生した熱を、ヒートシン
ク42を介してヒートパイプ48からステム外部に放熱
させることができる。
【0036】上述の説明では、本発明に係るステムの具
体例として、図2,図3,図4を挙げたが、図2,図
3,図4に挙げた伝熱部の分割数や形状,その他の要素
との組合わせなどについては、図2,図3,図4に示し
たものに限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で
変更することが可能である。
【0037】
【発明の効果】以上に説明したように、請求項1記載の
発明によれば、複数の半導体素子を実装可能なステムに
おいて、該ステムは熱伝導率の高い伝熱部を複数有し、
各伝熱部は、各伝熱部に比べて熱伝導率の低い断熱部に
より熱的に分離されているので、各半導体素子を独立し
て放熱することができ、熱のクロストークも発生するこ
とが無いステムを実現することができる。
【0038】また、請求項2記載の発明によれば、請求
項1記載のステムにおいて、該ステムは、複数の半導体
素子のうちの少なくとも1つの半導体素子として、半導
体レーザを実装可能であり、この場合、半導体レーザ
は、他の素子からの熱のクロストークの影響を特に受け
にくくなり、半導体レーザを安定して動作させることが
できる。
【0039】また、請求項3記載の発明によれば、請求
項2記載のステムにおいて、該ステムに半導体レーザが
実装される場合、半導体レーザが実装される第1の伝熱
部とは熱的に分離された第2の伝熱部に半導体レーザ駆
動用ICを実装することにより、半導体レーザと半導体
レーザ駆動用ICを同一のステムに実装しても(一体化
しても)、半導体レーザの放熱特性を劣化させない駆動
用IC一体型LDステムを実現することが可能になる。
【0040】また、請求項4記載の発明によれば、請求
項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のステムにおい
て、該ステムの複数の伝熱部の少なくとも1つの伝熱部
には、ヒートパイプが接続されているので、請求項1,
請求項2または請求項3に記載されたステムに、青色半
導体レーザ等の非常に発熱量の多い素子を実装すること
が可能となる。
【0041】また、請求項5記載の発明によれば、請求
項2乃至請求項4のいずれか一項に記載のステムを使用
して光ピックアップを構成することにより、低コストで
輻射ノイズの少ない、高機能な光ピックアップを実現す
ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のステムの一例を示す図である。
【図2】本発明に係るステムの一例を示す図である。
【図3】本発明に係るステムの他の例を示す図である。
【図4】本発明に係るステムの他の例を示す図である。
【符号の説明】
21,31,41 半導体レーザ 22,32,42 ヒートシンク 24,34,44 リード 23,33,43 半導体レーザ駆動用IC 25,27,35,37,45,47 伝熱部 26,36,46 断熱部 38 ステム位置合わせ用切欠き 48 ヒートパイプ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の半導体素子を実装可能なステムに
    おいて、該ステムは熱伝導率の高い伝熱部を複数有し、
    各伝熱部は、各伝熱部に比べて熱伝導率の低い断熱部に
    より熱的に分離されていることを特徴とするステム。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のステムにおいて、該ステ
    ムは、複数の半導体素子のうちの少なくとも1つの半導
    体素子として、半導体レーザを実装可能であることを特
    徴とするステム。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のステムにおいて、該ステ
    ムに半導体レーザが実装される場合、半導体レーザが実
    装される第1の伝熱部とは熱的に分離された第2の伝熱
    部に実装される半導体素子は、半導体レーザ駆動用IC
    であることを特徴とするステム。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に
    記載のステムにおいて、該ステムの複数の伝熱部の少な
    くとも1つの伝熱部には、ヒートパイプが接続されてい
    ることを特徴とするステム。
  5. 【請求項5】 請求項2乃至請求項4のいずれか一項に
    記載のステムを使用することを特徴とする光ピックアッ
    プ。
JP2000222373A 2000-07-18 2000-07-18 ステムおよび光ピックアップ Pending JP2002033426A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000222373A JP2002033426A (ja) 2000-07-18 2000-07-18 ステムおよび光ピックアップ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000222373A JP2002033426A (ja) 2000-07-18 2000-07-18 ステムおよび光ピックアップ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002033426A true JP2002033426A (ja) 2002-01-31

Family

ID=18716624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000222373A Pending JP2002033426A (ja) 2000-07-18 2000-07-18 ステムおよび光ピックアップ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002033426A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004015693A2 (en) * 2002-08-09 2004-02-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical unit with light-emitting source
JP2007157192A (ja) * 2005-11-30 2007-06-21 Sharp Corp 光ピックアップ装置およびそれを備える電子機器
JP2007273521A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Eudyna Devices Inc 電子部品、および電子部品用モジュール
JP2012517115A (ja) * 2009-02-05 2012-07-26 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Ledの組み合わせの改良された実装
KR101757749B1 (ko) * 2013-07-03 2017-07-14 로젠버거 호흐프리쿠벤츠테흐닉 게엠베하 운트 코. 카게 고 대역폭 상호 연결을 위한 단열 구조

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004015693A2 (en) * 2002-08-09 2004-02-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical unit with light-emitting source
WO2004015693A3 (en) * 2002-08-09 2004-04-22 Koninkl Philips Electronics Nv Optical unit with light-emitting source
JP2007157192A (ja) * 2005-11-30 2007-06-21 Sharp Corp 光ピックアップ装置およびそれを備える電子機器
US7778142B2 (en) 2005-11-30 2010-08-17 Sharp Kabushiki Kaisha Optical pickup apparatus and electronic equipment having the same
JP4537308B2 (ja) * 2005-11-30 2010-09-01 シャープ株式会社 光ピックアップ装置およびそれを備える電子機器
JP2007273521A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Eudyna Devices Inc 電子部品、および電子部品用モジュール
JP2012517115A (ja) * 2009-02-05 2012-07-26 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Ledの組み合わせの改良された実装
KR101757749B1 (ko) * 2013-07-03 2017-07-14 로젠버거 호흐프리쿠벤츠테흐닉 게엠베하 운트 코. 카게 고 대역폭 상호 연결을 위한 단열 구조
US9859188B2 (en) 2013-07-03 2018-01-02 Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg Heat isolation structures for high bandwidth interconnects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4533152B2 (ja) 半導体装置
CN112670184A (zh) 用于2.5d/3d ic封装的定点冷却的热电冷却器
JPH10200208A (ja) 半導体レーザーモジュール
US6625025B1 (en) Component cooling in electronic devices
US20160029517A1 (en) Silicon-Based Heat Dissipation Device For Heat-Generating Devices
JP3759081B2 (ja) 半導体レーザ装置
JP2008034640A (ja) 半導体装置及び該半導体装置における放熱方法
US6836409B1 (en) Component cooling in electronic devices
JP2002033426A (ja) ステムおよび光ピックアップ
JP2006332479A (ja) 電力半導体装置
KR101689312B1 (ko) Led 콤비네이션을 위한 개선된 패키징
JP2006190930A (ja) 半導体レーザーダイオード装置及びその製造方法
US20050286592A1 (en) Semiconductor laser array device
JP4662526B2 (ja) レーザダイオードモジュール
JP2005032937A (ja) 半導体レーザ装置
JP2008147592A (ja) 半導体レーザ装置
JP2007299817A (ja) 半導体装置
JP2007188934A (ja) マルチチップモジュール
US6747820B2 (en) Cooling opto-electronic packages
JP2737625B2 (ja) 半導体レーザ装置
US20070057365A1 (en) Device for preventing low-melting-point heat-transfer medium from oxidization
JP2000091481A (ja) 電力用トランジスタケースおよび電力用トランジスタ
JPH03296288A (ja) 光通信モジュール
JP2005026333A (ja) 半導体レーザ装置
JP2009044026A (ja) 半導体レーザ装置