JP2003069125A - 光集積素子、光学ヘッド及び光学ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は光集積素子、光学ヘッド及び光学ヘッ
ドの製造方法に関し、レーザ光の発光特性を安定化さ
せ、光信号の検出機構を小型化集約化することで、信号
品質が高く歩留りの高い低コストの光集積素子や光学ヘ
ッドを提供する。 【解決手段】発光素子（ＬＤ２）、受光素子３、受光用
集積回路等の半導体素子を実装し、かつ半導体素子と結
線するための電極配線パターン及び外部回路へ電気信号
を出力するための端子部を持つ基板１と、半導体素子を
含む内部構造物を封止するための気密構造を持ち、端部
で複数の配線を接続するためのリードフレーム３８を配
置したパッケージ５を備えると共に、基板１とパッケー
ジ５を構造接着剤４０により接着、封止する構造を持
ち、基板１の端子部とリードフレーム３８との接続を嵌
合により行う構造を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザダイオード
等の発光素子、フォトダイオード等の受光素子を用いる
各種光半導体装置や光ディスク装置（光磁気ディスク装
置を含む）等に利用可能な光集積素子、光学ヘッド及び
光学ヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来例について説明する。

【０００３】§１：従来例１の説明 図８は従来例１の説明図であり、(1) 図は側面断面図、
(2) 図は上面図（パッケージを除く）である。なお、図
８では、光集積素子の例を示している。以下、図８に基
づいて従来例１を説明する。

【０００４】従来より半導体レーザを応用した機器が、
コンピュータ周辺機器（例えば、光磁気ディスク装
置）、光通信機器等に広く使用されている。光集積素子
のレーザ光源としては半導体レーザダイオード（以下
「ＬＤ」と記す）が使用されており、更に受光素子とし
てホトダイオード（以下「ＰＤ」と記す）が使用されて
いる。なお、前記受光素子と共に、電気信号増幅回路を
含めた受光用集積回路（以下「ＯＥＩＣ」とも記す）等
の半導体素子（又は半導体チップ）を搭載するにいたっ
ている。そして、装置として使用するために、レーザ光
を集光、分離、検出するための光学素子と、光検出器、
ＬＤを含めたものを「光学ヘッド」と呼んでいる。

【０００５】従来例１の光集積素子は、図８に示すよう
に、金属製で金メッキを施した基板（ステム）１上に、
ＬＤ２、受光素子３、ＯＥＩＣ等の半導体素子を実装
し、金属製のパッケージ５を被せることにより気密封止
する構造をとっている。また、各半導体素子から電気信
号を取り出すためには、ハーメチックシールされたハー
メチックシール端子７に対して金属ワイヤを結線する配
線（ワイヤリング）９を行っている。

【０００６】ＬＤ２は、基板１の中央に突き出たステム
１０にヒートシンク８を介して半田付けし、同じく金属
ワイヤによってハーメチックシール端子７と結線する。
また、パッケージ５の先端には光を分離するためのホロ
グラム素子６が取り付けてあり、外部からの反射光に対
して光を回折することにより受光素子３上に集光する構
造をとっている。なお、前記受光素子３と並べてＯＥＩ
Ｃ等の半導体素子が実装される場合もある。

【０００７】§２：従来例２の説明 図９は従来例２の説明図である。前記従来例１のような
発光素子や受光素子を用いた光半導体装置を光学ヘッド
として構成した場合、特開平２−１４４５８０号公報に
記載された例があり、この例を従来例２として以下に説
明する。

【０００８】従来例２では図９に示したように、上面に
外部リード等が形成された保護板１８と凹部２０が形成
された枠体１５は樹脂パッケージ１９として一体にモー
ルド形成され、そのほぼ中央の一部に受光素子３が形成
され、かつヒートシンクの機能を有するシリコン基板等
の放熱板１４を設置し、その上面に半導体レーザチップ
１３をダイボンドする。

【０００９】つぎに半導体レーザチップ１３や信号光を
受光する受光素子３と外部リード１６との配線処理を行
った後、枠体１５の凹部２０の部分にアクリル樹脂等の
紫外線（ＵＶ）硬化型の第１の接着剤２１を塗布し、光
学部品１２を凹部２０にはめ込み位置制御装置により半
導体レーザチップ１３と光学部品１２の位置合わせを行
う。

【００１０】ついで、光学部品１２の側面から枠体１５
の上面にかけてエポキシ接着剤等よりなる第２の接着剤
２２を充填し、硬化することによって、光学部品１２と
樹脂パッケージ１９は気密な中空部２３をその内部に形
成する。このように、両者の接着面が２種類の接着剤に
よって三次元的に接着されているため、半導体レーザチ
ップ１３及び受光素子３を湿度や水分等の外部環境から
保護することができる。

【００１１】また、樹脂パッケージ１９を構成する枠体
１５内に半導体素子を実装し、外部へ突き出たリードフ
レームを端子として、ワイヤリングすることで電気信号
の出し入れを行っている。更に、枠体１５の上部にはホ
ログラム光学素子を取り付け、接着剤により接着、固定
することにより気密封止している。なお、１７はレーザ
出射光である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記従来例において
は、次のような課題があった。

【００１３】(1) ：従来例２では、媒体への記録を含め
た光学ヘッド（光磁気ディスク装置の光学ヘッド）を考
慮した場合、ＬＤチップの発熱の問題に対して樹脂パッ
ケージだけでは放熱性が不十分であり、ＬＤの発光特性
を不安定なものにしてしまう。また、更なる小型化され
た光学ヘッドを求める場合、半導体素子（ＬＤ、受光素
子等）のサイズが小型化し、枠体内のハンドリング、ワ
イヤリングは困難であり、実装設備を複雑なものにして
しまう。

【００１４】(2) ：従来例１及び従来例２では、組み立
て、実装中に起こる障害として、ＬＤチップの静電気に
よる破壊、ＬＤチップの不良による破壊や、ワイヤリン
グ配線の断線、キャッピングの不良（気密封止不良等）
などが発生する場合がある。このような事態は完成後の
試験によって確認されるため、不良品が出た場合は集積
化した素子全体を破棄することになる。これでは部品の
再利用ができず、歩留りの向上を目指すことが困難であ
る。

【００１５】本発明は、このような従来の課題を解決
し、レーザ光の発光特性を安定化させ、光信号の検出機
構を小型化、集約化することで、信号品質が高く歩留り
の高い低コストの光集積素子や光学ヘッドを提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記の目的を達
成するため、次のように構成した。

【００１７】(1) ：光集積素子において、光源となる発
光素子、外部からの光を受光して電気信号に変換する受
光素子、受光用集積回路等の半導体素子を実装し、かつ
前記半導体素子と結線するための電極配線パターン及び
外部回路へ電気信号を出力するための端子部を持つ基板
と、前記半導体素子を含む内部構造物を封止するための
気密構造を持ち、端部で複数の配線を接続するためのリ
ードフレームを配置したパッケージを備えると共に、前
記基板とパッケージを構造接着剤により接着、封止する
構造を持ち、前記基板の端子部と前記リードフレームと
の接続を嵌合により行う構造を有することを特徴とす
る。

【００１８】(2) ：前記(1) の光集積素子において、前
記基板に関して、前記発光素子を実装する部分には、パ
ターニングされた半田メッキ層を有することを特徴とす
る。

【００１９】(3) ：前記(1) の光集積素子において、前
記パッケージに関して、リードフレームの端部が屈曲し
ており、該屈曲した部分において基板の端子部と嵌合す
る構造を有することを特徴とする。

【００２０】(4) ：光学ヘッドにおいて、光源となる発
光素子、外部からの光を受光して電気信号に変換する受
光素子、受光用集積回路等の半導体素子を実装し、かつ
前記発光素子から出射された光線または外部からの光線
について光路を偏向する光学素子を配置し、前記半導体
素子と結線するための電極配線パターン及び外部回路へ
電気信号を出力するための端子部を持つ基板と、前記半
導体素子を含む内部構造物を封止するための気密構造を
持ち、端部で複数の配線を接続するためのリードフレー
ムを配置したパッケージを備えると共に、前記基板とパ
ッケージを構造接着剤にて接着、封止する構造を持ち、
前記パッケージにおける光線の出射部に、外部からの信
号光を分離回折するためのホログラム素子を配置し、更
に、偏光ビームスプリッタを含む複合プリズムを配置
し、基板の端子部とリードフレームとの接続を嵌合にて
行う構造を有することを特徴とする。

【００２１】(5) ：発光素子、受光素子、受光用集積回
路等の半導体素子を実装し、かつ光路を偏向する光学素
子を配置し、前記半導体素子と結線するための電極配線
パターン及び外部回路へ電気信号を出力するための端子
部を持つ基板と、前記半導体素子を含む内部構造物を封
止するための気密構造を持ち、端部で複数の配線を接続
するためのリードフレームを配置したパッケージを備え
ると共に、前記基板とパッケージを構造接着剤にて接
着、封止する構造を持ち、前記パッケージにおける光線
の出射部に、外部からの信号光を分離回折するためのホ
ログラム素子を配置し、更に、偏光ビームスプリッタを
含む複合プリズムを配置し、基板の端子部とリードフレ
ームとの接続を嵌合にて行う構造を有する光学ヘッドの
製造方法において、基板上に半導体素子、光学素子を実
装する第１の工程と、実装した前記半導体素子を検査す
る第２の工程と、リードフレームを配置したパッケージ
と嵌合させる第３の工程と、前記パッケージと基板とを
気密封止する第４の工程と、前記パッケージにホログラ
ム素子を実装する第５の工程と、前記ホログラム素子の
上部に複合プリズムを実装する第６の工程とを有するこ
とを特徴とする。

【００２２】（作用） (a) ：前記(1) では、平面基板上に半導体素子を実装す
ることができるので、実装の容易な構成となる。組み立
て時には、基板をパッケージに埋め込まれたリードフレ
ームと嵌合することにより、容易に電気的接続を可能に
する。電気的な配線は、受光素子や受光用集積回路から
基板上の配線パターンに架けてワイヤリングすることに
より、不安定な距離のワイヤリングを無くしており、こ
の結果、衝撃等に対して安定な配線を得ることができ
る。また、基板とパッケージとの接触部分を構造接着剤
により気密封止するため、接合の安定性が向上する。

【００２３】(b) ：前記(2) では、基板に関して、発光
素子を実装する部分には、パターニングされた半田メッ
キ層を有する。このようにすれば、ヒートシンクとの半
田接合性を安定なものとし、より一層放熱特性を改善す
ることができる。また、従来では、基板全域に金メッキ
を施していたものを、半田付けする部分に集約すること
で、コストの削減効果も得られる。

【００２４】(c) ：前記(3) では、パッケージに関し
て、リードフレームの端部が屈曲しており、該屈曲した
部分において基板の端子部と嵌合する構造を有する。こ
のように、基板とリードフレームとを接合する場合、リ
ードフレームを曲げて屈曲部分にて接触させるため、基
板の熱膨張に対して安定した接触ができる。

【００２５】(d) ：前記(4) では、平面基板上に半導体
素子を実装することができるので、実装の容易な構成と
なる。組み立て時には、基板をパッケージに埋め込まれ
たリードフレームと嵌合することにより、容易に電気的
接続を可能にする。電気的な配線は、受光素子や受光用
集積回路から基板上の配線パターンに架けてワイヤリン
グすることにより、不安定な距離のワイヤリングを無く
しており、この結果、衝撃等に対して安定な配線を得る
ことができる。また、基板とパッケージとの接触部分を
構造接着剤により気密封止するため、接合の安定性が向
上する。

【００２６】(e) ：前記(5) では、前記各工程により光
学ヘッドを作製するので、平面基板上に半導体素子を実
装することができ、実装が容易となる。また、組み立て
工程では、平面基板実装後に半導体素子の検査を行い、
不良品が出た場合は、基板のみ廃棄するだけで済むの
で、コストの削減が可能になる。また、基板をパッケー
ジに埋め込まれたリードフレームと嵌合することによ
り、容易に電気的接続ができる。

【００２７】また、電気的な配線は、受光素子や受光用
集積回路から基板上の配線パターンに架けてワイヤリン
グすることにより、不安定な距離のワイヤリングを無く
すことができ、衝撃等に対して安定な配線を得ることが
できる。また、基板とパッケージとの接触部分を構造接
着剤により気密封止するため、接合の安定性が向上す
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２９】§１：光集積素子及び該光集積素子を用い
た光学ヘッドの概要説明 以下、図１〜図７を参照しながら、光集積素子及び該光
集積素子を用いた光学ヘッドの概要を説明する。なお、
以下の例では、光磁気ディスク装置の光学ヘッドに適用
した場合について説明する。

【００３０】基本的には、光源となるＬＤ２、外部から
の光信号を電気信号に変換するための受光素子３、受光
用集積回路（ＯＥＩＣ）等の半導体素子と、ＬＤ２から
出射された光線又は外部からの光線について光路を偏向
する光学素子と、ＬＤ２、受光素子３、受光用集積回路
（ＯＥＩＣ）等の半導体素子を実装する基板１と、基板
１を封止するための樹脂製のパッケージ５と、外部から
の信号光を分離回折するためのホログラム素子６と、光
磁気信号とＬＤ２の発光パワーモニタ用光を分離する複
合プリズム３２等で構成している（図１参照）。

【００３１】また、基板１には高熱伝導性を持つ金属材
料（例えば、Ｃｕ）を使用し、平面形状が長方形で、平
板状のものを使用している。特に、ＬＤ２を実装する部
分にはパターニングされた半田メッキ層４４を設ける
（図２参照）。

【００３２】前記パッケージ５は、光吸収性を持つ樹脂
とし、黒色化し、その表面は微小な凹凸を設けて梨地状
とし、光沢を持たない表面を構成する。また、パッケー
ジ５には、外部への配線を目的とするリードフレーム３
８を持ち、基板１と嵌合する部分は或る一定の曲率を持
った構造とする。

【００３３】光学ヘッドを構成する場合、更に、パッケ
ージ５の上面にホログラム素子６と複合プリズム３２を
配置する。複合プリズム３２の実装には、黒色樹脂を用
いた黒色スペーサ５７（図５参照）を使用して接着する
構成を持つ。また、光集積素子外部の電気回路基板と接
続する際に、前記基板１とリードフレーム３８とを直接
結合する構成をとる（図６参照）。

【００３４】前記の光学ヘッドを製造するためには、
：基板１上に発光素子（ＬＤ２）や受光素子３（例え
ば、フォトダイオード）等の半導体素子、光学素子等を
実装する工程と、：実装した半導体素子を検査する工
程と、：基板１とパッケージ５を嵌合させて構造接着
剤により気密封止する工程と、：ホログラム素子６を
位置決めして実装する工程と、：複合プリズム３２を
位置決めして実装する工程を経て行う（図７参照）。

【００３５】前記光集積素子及び光学ヘッドの機能、特
徴等は次の通りである。

【００３６】(1) ：図１において、点線はＬＤ２から出
射されたレーザ光の光路と外部からの光（記録媒体から
の反射光等）の光路を示している。図示点線で示したよ
うに、ＬＤ２から出射したレーザ光は立上ミラー３１で
反射し、ホログラム素子６を透過し、複合プリズム３２
を通って記録媒体（光磁気ディスク装置の光磁気ディス
ク）へ至る。記録媒体からの反射光は、光磁気信号成分
を含む光線については複合プリズム３２にて反射し、ウ
オラストンプリズム３３を通過して光学ヘッド内の受光
素子３に達する。

【００３７】残りの光線については、複合プリズム３２
を通過後、ホログラム素子６にて、サーボ信号光に分離
され、回折される。この回折光も光学ヘッド内部の受光
素子３に集光するように配置、調整する。

【００３８】(2) ：光源としてのＬＤ２が出す熱は、熱
伝導性の高い金属からなる基板１を通して放熱される。
これにより、ＬＤ発光の安定性が得られると共に、ＬＤ
発光寿命を延ばすことができる。特に、基板１上でＬＤ
２のチップを搭載する面には、予め半田メッキ層４４
（図２参照）を設けることにより、ヒートシンク８との
半田接合性を安定なものとし、より一層放熱特性を改善
する。更に、従来であれば、基板全域に金メッキを施し
ていたものを、半田付けする部分に集約することによ
り、コストの削減が可能になる。

【００３９】(3) ：基板１には、予め絶縁膜を下地と
し、配線パターン４１（図２参照）を作製することによ
り、外部端子（電極端子４３）までのワイヤリングを短
縮し、安定な電気的接続がもたらされる。また、基板１
の側面に外部端子（電極端子４３）を作製することで、
基板１に半導体素子を実装した状態で、適当な電極治具
を介して半導体素子の動作状態を確認することができ
る。もしも、この時点で不良が発生した場合、最小限の
部品を破棄することとなり、コスト的なロスを抑えるこ
とに役立つ。

【００４０】(4) ：基板１とパッケージ５との組み立て
は、基板１とパッケージ５との嵌合により行う。この場
合、リードフレーム３８との接続に際して、リードフレ
ーム３８の端部に屈曲部分３９を設け、該屈曲部分３９
と基板１の端子部分とで接合することにより、安定した
接合が得られる。

【００４１】すなわち、前記屈曲部分３９に発生する座
屈応力が常に基板１を押しつける方向に作用するため、
接触が安定している。更に、基板１の熱膨張を考慮した
場合、熱膨張によって働く応力の方向と同一方向に、リ
ードフレーム３８の座屈応力が働いているため、接点が
離れることはない。更に、接合部分は構造接着剤４０に
より気密封止するので、より一層安定性が得られる。

【００４２】(5) ：パッケージ５は、黒色化した樹脂を
用いることにより、光集積素子内部の迷光を低減させ、
電気信号品質を高めることができる。また、パッケージ
５の樹脂表面には、微小な凹凸を付けることにより、光
沢を無くした梨地面とし、より一層の迷光低減ができ
る。

【００４３】(6) ：光磁気ディスク装置の光学ヘッドに
おいては、サーボ信号、光磁気信号を得るために、ホロ
グラム素子６、複合プリズム３２を実装する。この場
合、複合プリズム３２に先ず黒色樹脂からなる黒色スペ
ーサ５７を取り付けることにより、パッケージ５との安
定した接着が実現できる。更に、複合プリズム３２の側
面にて散乱される迷光成分を押さえることが可能で、よ
り一層安定した電気信号を得ることができる。

【００４４】§２：光集積素子及び該光集積素子を用い
た光学ヘッドの具体例による説明 以下、図１〜図６を参照しながら、光集積素子及び該光
集積素子を用いた光学ヘッドの具体例について説明す
る。なお、以下の例では、基板１の平面形状を長方形と
し、その長手方向を「縦方向」、幅方向を「横方向」と
して説明する。

【００４５】光集積素子を使用した光学ヘッドは、図１
に示したように、ＬＤ２、受光素子３、立上げミラー３
１、基板１、複合プリズム３２、ホログラム素子６、パ
ッケージ５、リードフレーム３８等を含んでいる。この
例の場合、ＬＤ２は中心発振波長＝６８５ｎｍ、拡がり
角＝２０度程度の性能を持ち、半導体チップ形状のもの
を使用している。

【００４６】前記ＬＤ２を基板１に固着する場合、ＬＤ
２と基板１との接合、電気的絶縁のために、窒化アルミ
ニュームからなるヒートシンク８を介して半田付けを行
っている。前記ヒートシンク８において、基板１と接合
する面には、予め半田メッキ層を施してある。同じく基
板１側にも半田メッキ層４４を形成することにより、メ
ッキ層同士が溶融し結合するため、表面の濡れ性の問題
から接合不良を発生することがない。

【００４７】受光素子３としては、２種類の形状のもの
を使用している。図２に示したように、受光素子３の上
面には、受光領域４５が設けられ、ＬＤ発光量モニタ、
トラックエラー信号、フォーカスエラー信号の検出、記
録媒体（ディスク）の情報を含む信号光の検出を行って
いる。また、前記受光領域４５以外の部分にＩ／Ｖ（電
流／電圧）変換回路、増幅回路等を作製したＯＥＩＣ
（受光用集積回路）を基板１上に実装することもでき
る。

【００４８】立上げミラー３１はガラスを母材とし、レ
ーザ光が反射する部分に無位相反射膜を付けたものであ
る。ＬＤ２からのレーザ光を基板１に対して垂直方向に
反射するように構成している。光学的な配置として、立
上げミラー３１を使用せずに構成することも可能であ
る。すなわち、金属部材からなる支柱を基板１に対して
垂直方向に実装し、その直行する面にＬＤ２を実装すれ
ば良い。

【００４９】図２に基板１の構造を示す。基板１に使用
する熱伝導性の良い部材としては金属材料、セラミック
材料等があるが、この例では、金属材料として銅を用い
た銅基板を使用している。そして、銅の基板１の上面に
はポリイミド絶縁膜を施し、更にその上に回路の配線パ
ターン４１を作製している。

【００５０】ワイヤリング部４７のワイヤリングする配
線にはアルミニューム素材を用いることから、回路の配
線パターン４１にもアルミニュームを用いた。但し、絶
縁膜（図２の絶縁部材４２）は、光集積素子を取り付け
る面、パッケージ５と接合する部分、ＬＤ２を実装する
半田メッキ層４４を除いた領域に作製している。

【００５１】図２の(1) 図のように、基板１は、平面形
状が長方形であり、その長手方向をＸ−Ｙ方向とし、幅
方向をＭ−Ｎ方向として説明する。また、前記Ｘ−Ｙ方
向を縦方向（又は縦）、Ｍ−Ｎ方向を横方向（又は横）
とも記す。

【００５２】前記基板１の端面にはスルーホール５１を
多数形成し、このスルーホール５１を半分にカットする
ことにより、電極端子（外部端子）４３を形成してい
る。これにより、端子部は絶縁されて電気的に独立した
端子をなしている。製造工程を図３に示す。

【００５３】前記基板１を作製する場合、先ず、図３の
(1) 図のネジ穴＋スルーホール加工の工程では、基板材
料（銅板）にネジ穴５２を開けると共に、ドリル等によ
り多数のスルーホール５１を並べて開ける。次に、図３
の(2) 図の絶縁部材成型＋電極配線パターン作製＋半田
メッキ層作製の工程では、前記基板材料の上に絶縁部材
４２を作製し、前記スルーホール５１の付近に電極配線
パターン５３を作製する。その後、半田メッキ層４４を
作製する。

【００５４】次に、図３の(3) の基板切断工程では、前
記スルーホール５１の略中央部分の切断線６１で基板材
料を切断する。このようにして各基板毎に切り離し、図
２の基板１を作製する。この場合、前記切断線６１の両
側の部分に、図２の(2) 図、(3) 図に示したような、電
極端子４３が作製され、この電極端子４３が配線４８に
接続された状態となる。

【００５５】そして、図２の(1) 図に示したように、ワ
イヤリングするパッド部４６を発光素子近辺に配置する
ことができるため、構造上安定した配線が可能となる。
また、各信号線を回路の配線パターン４１内にて結合す
ることも可能であり、受光素子３の下面にも配線できる
ことから、ＬＤ発光系信号線と、記録媒体からの信号、
サーボ系信号線を分離して配線することができる。この
結果、発光系の信号線からの干渉を最小限とし、品質の
高い電気信号を得ることを可能にしている。

【００５６】図４にパッケージの具体例を示す。図４の
(1) 図は横（図２のＭ−Ｎ方向）断面図、(2) 図は縦
（図２のＸ−Ｙ方向）断面図である。パッケージ５に
は、金型を用いた射出成型によって大量生産が可能なも
のとし、気密性の高いエポキシ樹脂を採用している。ま
た、気密性、樹脂の流動性を妨げない程度に顔料を混合
し、黒色化している。

【００５７】これにより、ＬＤ２から出射されたレーザ
光の内、ホログラム素子６、複合プリズム３２等の光学
部品によって反射、散乱された迷光を吸収する役目を持
つ。更に、表面に微小な凹凸を設けることにより、光沢
を持たない梨地面とし、光沢を無くして光散乱を促し、
迷光の影響をより一層低減する。よって、受光素子３に
より検出される信号に迷光の影響を低減することを可能
にしている。

【００５８】前記パッケージ５の内、光が出射する面に
はハーメチックシールガラス３７を用いて気密封止して
いる。リードフレーム３８は、パッケージ５を成型する
際に挿入して一体化して作られる。特に、基板１の端子
部と接合する部分には、屈曲した屈曲部分３９を設け、
その屈曲部分３９でコンタクトをとっている。

【００５９】これにより、屈曲部分３９の座屈応力が、
基板１を押し付ける方向に作用するため、安定した接合
が得られる。また、基板１の熱膨張に対して、座屈応力
が働く方向が同一であるため、温度変化に対して接合が
離れることがない。よって、環境特性も満足する構造を
得る。更に、基板１の電極端子４３の形状は、半月状の
窪みと成すことにより、リードフレーム３８とのズレを
無くしている。

【００６０】複合プリズム３２は、偏光ビームスプリッ
タ、反射プリズム、ウオラストンプリズム（又はウラス
トンプリズム）３３、集光レンズを一体化したものであ
る。これにより、往路光においてはＢＳ反射面、反射プ
リズム、集光レンズを経て、パッケージ５の内部の受光
素子３にＬＤ２からの発光モニタ光が導かれる。また、
外部からの復路光においては、ＢＳ反射面にて信号光を
反射し、プリズム、ウオラストンプリズム３３を経てパ
ッケージ５の内部の受光素子３に収束される。なお、前
記ウオラストンプリズム（Wollaston prism ）は、偏光
プリズムの一種で、方解石または水晶の直角プリズム２
個を貼り合わせたものであり、公知なので詳細な説明は
省略する。

【００６１】図５に示したように、前記複合プリズム３
２をパッケージ５の上に取り付ける場合、黒色スペーサ
５７を用いることにより取り付ける。この場合、黒色ス
ペーサ５７は、パッケージ５と複合プリズム３２との間
に、他の部品を取り付けるための空間（又は隙間）を作
り、かつ複合プリズム３２を安定して固定するために使
用されるものであり、中央に複合プリズム３２を挿入す
るための穴が開けられ、その周囲が枠体で覆われた形状
である。

【００６２】パッケージ５への複合プリズム３２の接着
は前記構成の黒色スペーサ５７を用いることによって行
い、複合プリズム３２の側面にて発生する迷光を低減さ
せ、品質の高い出力信号を得ている。

【００６３】前記の構成は、光磁気信号光を検出するこ
とを目的として、複合プリズム３２を作製した場合の光
路について説明したものである。他の光強度変調信号光
を検出する場合においても、複合プリズム３２の構成を
変更することで対応が可能である。よって、前記の構成
に限定するものではない。

【００６４】ホログラム素子６は、ガラス基板上に回折
格子パターンを設けたものである。これにより、トラッ
クエラー信号とフォーカスエラー信号を分離し、受光素
子３上の受光領域に収束させる役目を持つ。

【００６５】前記光集積素子、或いは光学ヘッドを光磁
気ディスク装置や他の装置の外部回路基板に直接結合し
て取り付けた場合の例を図６に示す。この場合、回路基
板（媒体信号、サーボ系信号）６２と回路基板（発光回
路）６３の間に、前記光集積素子、或いは光学ヘッドを
置き、そのリードフレーム３８を曲げて、直接、回路基
板６２及び回路基板６３の一部に開けた穴等に挿入し、
半田付けにより固定する。この場合、例えば、光磁気デ
ィスク装置の筐体５９には鏡筒が設けてあり、この鏡筒
にコリメートレンズ５８が収納されている。

【００６６】前記のように、リードフレーム３８を外部
の電気回路基板と接続する場合、リードフレーム３８と
電気回路基板とを直結することにより、フレキシブルプ
リント基板（以下「ＦＰＣ」と記す）等を用いずに結線
することが可能になる。また、リードフレーム３８をＬ
Ｄ発光系（Ｗｒｉｔｅ系）信号と媒体情報、サーボ系信
号（Ｒｅａｄ系）とを分離して配線することにより、信
号間の干渉を低減して信号の品質を高めることができ
る。

【００６７】§３：光学ヘッドの製造方法の説明 以下、図７を参照しながら、光集積素子を用いた光学ヘ
ッドの製造方法について説明する。前記光学ヘッドは次
の工程を経て作製する。

【００６８】：第１の工程 図７の(1) 図に示した半導体素子実装工程（「第１の工
程」と呼ぶ）では、基板１上に半導体素子を実装する。
この場合、従来では、枠体の中の平坦部に半導体素子を
実装する形態をとっており、より小さなパッケージサイ
ズとする場合に、半導体素子をロボットアーム等により
実装することが困難になる。しかし、本発明では、平坦
な基板１上に実装するので、実装設備の汎用性、作業の
自由度を得ている。

【００６９】：第２の工程 図７の(2) 図に示した半導体素子検査工程（「第２の工
程」と呼ぶ）では、半導体素子を検査する。この第２の
工程では、基板１の側面に外部端子を持つことから、端
子と接続する適当な治具、プローブ６０を用いて、電気
的特性の検査、ＬＤ発光特性の検査、スクリーニングを
可能としている。特に、スクリーニングにおいて、ＬＤ
チップを選別する工程で、不良品を発生した場合、破棄
する部品を最小限にとどめることができるため、製造コ
ストメリットを大きくすることができる。

【００７０】：第３の工程 図７の(3) 図に示したパッケージ嵌合・接着工程（「第
３の工程」と呼ぶ）では、パッケージ５と基板１とを嵌
合し、接着剤で封止する。この工程では、前記検査した
半導体素子を搭載した基板１とパッケージ１とを嵌合に
よって組み合わせる。リードフレーム３８と基板１の端
子との接合を確実にし、気密封止するために、接着剤に
よりパッケージ５の周囲を封止する。前記接着剤には、
ＵＶ硬化樹脂を用いると作業性が向上し、有利となる。
また、封止に際して、ドライエアー中で作業を行う。

【００７１】：第４の工程 図７の(4) 図に示したホログラム実装工程（「第４の工
程」と呼ぶ）では、複合プリズム３２を実装する。光学
的な信号を得るために、ホログラム素子６の位置調整を
行い、パッケージ上面に実装する。

【００７２】：第５の工程 図７の(5) 図に示した複合プリズム実装工程（「第５の
工程」と呼ぶ）では、複合プリズム３２を実装する。複
合プリズム３２は、記録媒体からの情報信号を取り出す
ために、最適な位置に実装する。この場合、複合プリズ
ム３２には黒色樹脂からなる黒色スペーサ５７を取り付
けることで、複合プリズム３２の側面での散乱光が発す
る迷光を低減し、パッケージ５への接着を容易にする。

【００７３】以上の工程を介して製造することで、信頼
性の高い光集積素子及び光学ヘッドを得ることができ
る。

【００７４】（付記）前記の説明に対して、次の構成を
付記する。

【００７５】（付記１） 光源となる発光素子、外部か
らの光を受光して電気信号に変換する受光素子、受光用
集積回路等の半導体素子を実装し、かつ前記半導体素子
と結線するための電極配線パターン及び外部回路へ電気
信号を出力するための端子部を持つ基板と、前記半導体
素子を含む内部構造物を封止するための気密構造を持
ち、端部で複数の配線を接続するためのリードフレーム
を配置したパッケージを備えると共に、前記基板とパッ
ケージを構造接着剤により接着、封止する構造を持ち、
前記基板の端子部と前記リードフレームとの接続を嵌合
により行う構造を有することを特徴とする光集積素子。

【００７６】（付記２） 前記基板に関して、前記発光
素子を実装する部分には、パターニングされた半田メッ
キ層を有することを特徴とする（付記１）記載の光集積
素子。

【００７７】（付記３） 前記パッケージに関して、リ
ードフレームの端部が屈曲しており、該屈曲した部分に
おいて基板の端子部と嵌合する構造を有することを特徴
とする（付記１）記載の光集積素子。

【００７８】（付記４） 光源となる発光素子、外部か
らの光を受光して電気信号に変換する受光素子、受光用
集積回路等の半導体素子を実装し、かつ前記発光素子か
ら出射された光線または外部からの光線について光路を
偏向する光学素子を配置し、前記半導体素子と結線する
ための電極配線パターン及び外部回路へ電気信号を出力
するための端子部を持つ基板と、前記半導体素子を含む
内部構造物を封止するための気密構造を持ち、端部で複
数の配線を接続するためのリードフレームを配置したパ
ッケージを備えると共に、前記基板とパッケージを構造
接着剤にて接着、封止する構造を持ち、前記パッケージ
における光線の出射部に、外部からの信号光を分離回折
するためのホログラム素子を配置し、更に、偏光ビーム
スプリッタを含む複合プリズムを配置し、基板の端子部
とリードフレームとの接続を嵌合にて行う構造を有する
ことを特徴とする光学ヘッド。

【００７９】（付記５） 発光素子、受光素子、受光用
集積回路等の半導体素子を実装し、かつ光路を偏向する
光学素子を配置し、前記半導体素子と結線するための電
極配線パターン及び外部回路へ電気信号を出力するため
の端子部を持つ基板と、前記半導体素子を含む内部構造
物を封止するための気密構造を持ち、端部で複数の配線
を接続するためのリードフレームを配置したパッケージ
を備えると共に、前記基板とパッケージを構造接着剤に
て接着、封止する構造を持ち、前記パッケージにおける
光線の出射部に、外部からの信号光を分離回折するため
のホログラム素子を配置し、更に、偏光ビームスプリッ
タを含む複合プリズムを配置し、基板の端子部とリード
フレームとの接続を嵌合にて行う構造を有する光学ヘッ
ドの製造方法において、基板上に半導体素子、光学素子
を実装する第１の工程と、実装した前記半導体素子を検
査する第２の工程と、リードフレームを配置したパッケ
ージと嵌合させる第３の工程と、前記パッケージと基板
とを気密封止する第４の工程と、前記パッケージにホロ
グラム素子を実装する第５の工程と、前記ホログラム素
子の上部に複合プリズムを実装する第６の工程とを有す
ることを特徴とする光学ヘッドの製造方法。

【００８０】（付記６） 前記基板は、高熱伝導性を有
する金属材料で構成されていることを特徴とする（付記
１）記載の光集積素子。

【００８１】このように、光源としての発光素子（ＬＤ
２）が出す熱は、高熱伝導性を有する金属材料で構成さ
れた基板を通して放熱される。これにより、発光素子の
発光の安定性がえられると共に、発光素子の発光寿命を
延ばす効果が得られる。

【００８２】（付記７） 前記パッケージは、光吸収性
を持つ黒色樹脂で構成されていることを特徴とする（付
記１）記載の光集積素子。

【００８３】このようにすれば、リードフレーム自体は
黒色樹脂からなるパッケージ部材に埋め込んでいるの
で、光集積素子内部の迷光を吸収する効果があり、得ら
れる電気信号の信頼性を向上することができる。

【００８４】（付記８） 前記パッケージは、表面構造
が光散乱性をもたらす微小な凹凸を有することを特徴と
する（付記１）記載の光集積素子。このように、樹脂表
面に微小な凹凸をつけることにより、光沢を無くした梨
地面とし、より一層の迷光低減効果をもたらす。

【００８５】（付記９）前記複合プリズムは、前記パッ
ケージとの接着部分に黒色樹脂からなるスペーサを用い
て接着された構造を有することを特徴とする（付記４）
記載の光学ヘッド。

【００８６】このように、サーボ信号、光磁気信号を得
るためには、ホログラム、複合プリズムを実装する。こ
の場合、複合プリズムには黒色樹脂からなるスペーサを
取り付けることにより、パッケージとの安定した接着が
実現できる。更に、複合プリズムの側面にて散乱される
迷光成分を押さえることが可能で、より一層安定した電
気信号を得ることができる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。

【００８８】(1) ：請求項１では、光集積素子におい
て、発光素子、受光素子、受光用集積回路等の半導体素
子を実装し、かつ電極配線パターン及び端子部を持つ基
板と、半導体素子を含む内部構造物を封止するための気
密構造を持ち、端部で複数の配線を接続するためのリー
ドフレームを配置したパッケージを備えると共に、基板
とパッケージを構造接着剤により接着、封止する構造を
持ち、基板の端子部と前記リードフレームとの接続を嵌
合により行う構造を有する。

【００８９】従って、平面基板上に半導体素子を実装す
ることができるので、実装の容易な構成となる。組み立
て時には、基板をパッケージに埋め込まれたリードフレ
ームと嵌合することにより、容易に電気的接続を可能に
する。電気的な配線は、受光素子や受光用集積回路から
基板上の配線パターンに架けてワイヤリングすることに
より、不安定な距離のワイヤリングを無くしており、こ
の結果、衝撃等に対して安定な配線を得ることができ
る。また、基板とパッケージとの接触部分を構造接着剤
により気密封止するため、接合の安定性が向上する。

【００９０】(2) ：請求項２では、基板に関して、発光
素子を実装する部分には、パターニングされた半田メッ
キ層を有する。このようにすれば、ヒートシンクとの半
田接合性を安定なものとし、より一層放熱特性を改善す
ることができる。また、従来では、基板全域に金メッキ
を施していたものを、半田付けする部分に集約すること
で、コストの削減効果も得られる。

【００９１】(3) ：請求項３では、パッケージに関し
て、リードフレームの端部が屈曲しており、該屈曲した
部分において基板の端子部と嵌合する構造を有する。こ
のように、基板とリードフレームとを接合する場合、リ
ードフレームを曲げて屈曲部分にて接触させるため、基
板の熱膨張に対して安定した接触ができる。

【００９２】(4) ：請求項４では、平面基板上に半導体
素子を実装することができるので、実装の容易な構成と
なる。組み立て時には、基板をパッケージに埋め込まれ
たリードフレームと嵌合することにより、容易に電気的
接続を可能にする。電気的な配線は、受光素子や受光用
集積回路から基板上の配線パターンに架けてワイヤリン
グすることにより、不安定な距離のワイヤリングを無く
しており、この結果、衝撃等に対して安定な配線を得る
ことができる。また、基板とパッケージとの接触部分を
構造接着剤により気密封止するため、接合の安定性が向
上する。

【００９３】(5) ：請求項５では、前記各工程により光
学ヘッドを作製するので、平面基板上に半導体素子を実
装することができ、実装が容易となる。また、組み立て
工程では、平面基板実装後に半導体素子の検査を行い、
不良品が出た場合は、基板のみ廃棄するだけで済むの
で、コストの削減が可能になる。また、基板をパッケー
ジに埋め込まれたリードフレームと嵌合することによ
り、容易に電気的接続ができる。

【００９４】また、電気的な配線は、受光素子や受光用
集積回路から基板上の配線パターンに架けてワイヤリン
グすることにより、不安定な距離のワイヤリングを無く
すことができ、衝撃等に対して安定な配線を得ることが
できる。また、基板とパッケージとの接触部分を構造接
着剤により気密封止するため、接合の安定性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における光学ヘッドの構造
説明図であり、(1)図は縦断面図、(2) 図は横断面図で
ある。

【図２】本発明の実施の形態における基板の形状説明図
であり、(1) 図は上面図、(2) 図は側面図、(3) 図は側
面端子部拡大図である。

【図３】本発明の実施の形態における基板作製方法説明
図であり、(1) 図はネジ穴＋スルーホール加工、(2) 図
は絶縁部材成型＋電極配線パターン作製＋半田メッキ層
作製、(3) 図は基板切断の各工程を示す。

【図４】本発明の実施の形態におけるパッケージの説明
図であり、(1) 図は横断面図、(2) 図は縦断面図であ
る。

【図５】本発明の実施の形態における複合プリズムにス
ペーサを取り付けた例であり、(1) 図は黒色スペーサの
側面図、(2) 図は黒色スペーサの上面図である。

【図６】本発明の実施の形態における回路基板に直結し
た場合の例である。

【図７】本発明の実施の形態における組立て工程説明図
であり、(1) 図は半導体素子実装工程、(2) 図は半導体
素子検査工程、(3) 図はパッケージ嵌合・接着工程、
(4) 図はホログラム実装工程、(5) 図は複合プリズム実
装工程を示す図である。

【図８】従来例１の説明図であり、(1) 図は側面断面
図、(2) 図は上面図（パッケージ部を除く）である。

【図９】従来例２の説明図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ レーザダイオード（ＬＤ） ３ 受光素子 ５ パッケージ ６ ホログラム素子 ７ ハーメチックシール端子 ８ ヒートシンク ９ 配線（ワイヤリング） １０ ステム １２ 光学部品 １３ 半導体素子レーザチップ １４ 放熱板 １５ 枠体 １６ 外部リード １７ レーザ出射光 １８ 保護板 １９ 樹脂パッケージ ２０ 凹部 ２１ 第１の接着剤 ２２ 第２の接着剤 ２３ 中空部 ３１ 立上げミラー ３２ 複合プリズム ３３ ウオラストンプリズム ３５ 集光レンズ ３７ ハーメチックシールガラス ３８ リードフレーム ３９ 屈曲部分 ４０ 構造接着剤 ４１ 配線パターン ４２ 絶縁部材 ４３ 電極端子（端子部） ４４ 半田メッキ層 ４５ 受光領域 ４６ パッド部 ４７ ワイヤリング部 ４８ 配線 ５１ スルーホール ５２ ネジ穴 ５３ 電極配線パターン ５７ 黒色スペーサ ５８ コリメートレンズ ５９ 筐体 ６１ 切断線 ６２ 回路基板（媒体信号、サーボ） ６３ 回路基板（発光回路）

フロントページの続き (72)発明者 矢吹 彰彦 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 AA01 AA40 BA01 CA09 FA28 FA33 NA01 NA08 5D789 AA01 AA40 BA01 CA09 FA28 FA33 NA01 NA08 5F073 AB21 AB25 AB27 AB29 FA02 FA06 FA15 FA22 FA28 FA29 FA30

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源となる発光素子、外部からの光を受光
   して電気信号に変換する受光素子、受光用集積回路等の
   半導体素子を実装し、かつ前記半導体素子と結線するた
   めの電極配線パターン及び外部回路へ電気信号を出力す
   るための端子部を持つ基板と、 前記半導体素子を含む内部構造物を封止するための気密
   構造を持ち、端部で複数の配線を接続するためのリード
   フレームを配置したパッケージを備えると共に、 前記基板とパッケージを構造接着剤により接着、封止す
   る構造を持ち、前記基板の端子部と前記リードフレーム
   との接続を嵌合により行う構造を有することを特徴とす
   る光集積素子。
2. 【請求項２】前記基板に関して、前記発光素子を実装す
   る部分には、パターニングされた半田メッキ層を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の光集積素子。
3. 【請求項３】前記パッケージに関して、リードフレーム
   の端部が屈曲しており、該屈曲した部分において基板の
   端子部と嵌合する構造を有することを特徴とする請求項
   １記載の光集積素子。
4. 【請求項４】光源となる発光素子、外部からの光を受光
   して電気信号に変換する受光素子、受光用集積回路等の
   半導体素子を実装し、かつ前記発光素子から出射された
   光線または外部からの光線について光路を偏向する光学
   素子を配置し、前記半導体素子と結線するための電極配
   線パターン及び外部回路へ電気信号を出力するための端
   子部を持つ基板と、 前記半導体素子を含む内部構造物を封止するための気密
   構造を持ち、端部で複数の配線を接続するためのリード
   フレームを配置したパッケージを備えると共に、 前記基板とパッケージを構造接着剤にて接着、封止する
   構造を持ち、 前記パッケージにおける光線の出射部に、外部からの信
   号光を分離回折するためのホログラム素子を配置し、更
   に、偏光ビームスプリッタを含む複合プリズムを配置
   し、 基板の端子部とリードフレームとの接続を嵌合にて行う
   構造を有することを特徴とする光学ヘッド。
5. 【請求項５】発光素子、受光素子、受光用集積回路等の
   半導体素子を実装し、かつ光路を偏向する光学素子を配
   置し、前記半導体素子と結線するための電極配線パター
   ン及び外部回路へ電気信号を出力するための端子部を持
   つ基板と、 前記半導体素子を含む内部構造物を封止するための気密
   構造を持ち、端部で複数の配線を接続するためのリード
   フレームを配置したパッケージを備えると共に、 前記基板とパッケージを構造接着剤にて接着、封止する
   構造を持ち、 前記パッケージにおける光線の出射部に、外部からの信
   号光を分離回折するためのホログラム素子を配置し、更
   に、偏光ビームスプリッタを含む複合プリズムを配置
   し、 基板の端子部とリードフレームとの接続を嵌合にて行う
   構造を有する光学ヘッドの製造方法において、 基板上に半導体素子、光学素子を実装する第１の工程
   と、 実装した前記半導体素子を検査する第２の工程と、 リードフレームを配置したパッケージと嵌合させる第３
   の工程と、 前記パッケージと基板とを気密封止する第４の工程と、 前記パッケージにホログラム素子を実装する第５の工程
   と、 前記ホログラム素子の上部に複合プリズムを実装する第
   ６の工程とを有することを特徴とする光学ヘッドの製造
   方法。