JP2004047855A - Semiconductor laser equipment, optical pickup, and optical disk drive - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクの記録および再生を行うためのレーザ光源、レーザプリンタやデジタル複写機におけるデータ書き込み系のレーザ光源、などに利用される半導体レーザ装置に係り、特に、半導体レーザチップのマウントの改良に関する。
【0002】
【従来技術】
シリコン基板などの支持体の上に半導体レーザチップをマウントする場合に、支持体に対する半導体レーザチップのマウント位置に誤差が発生するとレーザ光のスポット位置が一定にならない。特に、複数の半導体レーザチップを支持体にマウントした半導体レーザ装置は、複数の半導体レーザチップ同士における発光点の相対位置を高精度に管理する必要がある。
【0003】
複数の半導体レーザチップを必要とする半導体レーザ装置としては、例えば、CD(Compact Disc)及びDVD(Digital Versatile Disc)の光ディスクに書き込まれたデータの読み取りを可能にするために、発光波長が異なる2種類の半導体レーザチップを一つの支持体にマウントしたものがある。このような半導体レーザ装置を搭載したDVDプレーヤーなどの光ディスク装置では、DVDとCDとの再生に際して両者の互換性が望まれる。そのためには、DVD再生用に波長の短い660nmの赤色半導体レーザとCD再生用に780nmの近赤外半導体レーザを搭載する光ピックアップが必要とされ、装置の小型化のためには、2種類の半導体レーザチップを一つのパッケージの中に組み込んだ集積型光ピックアップの実現が期待されている。このような二つの発光波長の異なる半導体レーザチップを接近させて実装する方法としては、図7に示す特開平11−112089号公報記載の半導体レーザ素子の構造が開示されている。図7では発光波長が異なるCD用の第一の半導体レーザチップ100とDVD用の第二の半導体レーザ101がサブマウント(基板)上にジャンクションダウンで実装されている様子が示されている。なお、DVD用の第二の半導体レーザチップ101の出射端面形状は結晶成長の関係から平行四辺形となっている。この発明によれば、半導体レーザチップ100,101の発光点102,103の位置を端部に偏らせることで発光点102,103の間隔L(図7参照)を100μm程度に狭くすることを可能にしている。
【0004】
しかし、このような2波長光源では、二つの半導体レーザチップ100,101の発光点102,103の間隔Lと、二つの半導体レーザチップ100,101から出射される光の平行度の仕様が厳しい。一例を挙げれば、発光点102,103間隔Lの誤差は±10μm、二つの半導体レーザチップ102,103の出射角の差は±0.5°以下が要求されている。
【0005】
サブマウントに対して半導体レーザチップの発光点の位置を精度よく定める必要性は、一つの半導体レーザチップをマウントする場合にも求められている。このような高精度な実装を行うためには高精度位置決めが可能な高価なダイボンディング装置が必要であり、またこの様な高精度ダイボンディング装置では、一回の位置合わせに20秒程度必要でありタクトが遅い欠点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
半導体レーザチップを精度良く位置決めする方法としては、半導体レーザチップをダイボンディングするハンダ材(AuSn)の表面張力を利用する方法が、例えば特開平6−181367号公報などに開示されているが、実際にハンダの表面張力で半導体レーザチップの位置を修正することは困難で実用的でなかった。
【0007】
図8に示すように、より積極的に半導体レーザチップ104の位置決めを行う方法としては、ヒートシンク105の表面に溝106を形成し、その溝106の一方の側面107に半導体レーザチップ104を突き当ててマウントすることが特開2001−274499に開示されている。
【0008】
しかし、半導体レーザチップ104では、図8において紙面に対して手前側又は後方側の出射端面は極めて正確な平行度を有しているものの、それに直交する側面(図8において溝106の側面107に対する当接面)はヘキ開時に欠けが生じやすく、それほど正確なものではない。そのため、外形を規準とした場合、発光点の位置は±20μm程度の精度でしかマウントすることができなかった。
【0009】
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、半導体レーザ装置における半導体レーザチップの取り付け精度を向上できる半導体レーザ装置の構造、特に複数の半導体レーザチップを有する半導体レーザ装置において、発光点の位置を正確に規定できるようにすることを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、レーザ光を発光する半導体レーザチップが支持体にマウントされた半導体レーザ装置において、前記支持体に対する前記半導体レーザチップのマウント面には、前記レーザ光の発光点位置との関係位置が規定された係止部が前記レーザ光の光軸と平行に形成され、前記半導体レーザチップに対する前記支持体のマウント面には、前記係止部と係止し合って前記支持体に対する前記半導体レーザチップの前記発光点位置を規定する位置決め部が形成されている。
【0011】
したがって、半導体レーザチップに形成された係止部と支持体に形成された位置決め部とが係止し合った状態で半導体レーザチップを支持体にマウントすることにより、半導体レーザチップの発光点位置を高精度に規定することが可能となる。
【0012】
請求項2記載の発明は、レーザ光を発光する複数の半導体レーザチップが支持体にマウントされた半導体レーザ装置において、前記支持体に対する前記半導体レーザチップのそれぞれのマウント面には、前記レーザ光の発光点位置との関係位置が規定された係止部が前記レーザ光の光軸と平行に形成され、前記半導体レーザチップに対する前記支持体のマウント面には、前記係止部と係止し合って前記支持体に対する前記半導体レーザチップの前記発光点位置を規定する複数の位置決め部が形成されている。
【0013】
したがって、複数の半導体レーザチップに形成された係止部と支持体に形成された位置決め部とが係止し合った状態で半導体レーザチップを支持体にマウントすることにより、複数の半導体レーザチップの発光点位置を高精度に規定することが可能となる。
【0014】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の半導体レーザ装置において、前記係止部は輪郭形状が多角形の凸部であり、前記位置決め部は前記係止部の輪郭形状に対応する多角形の凹部である。
【0015】
したがって、請求項1又は2記載の半導体レーザ装置と同様の効果を奏することができ、さらに、それぞれ輪郭形状が多角形の係止部と位置決め部との係止により支持体に対する半導体レーザチップの回転方向の位置ずれを防止できる。
【0016】
請求項4記載の発明は、請求項3記載の半導体レーザ装置において、前記凹部と前記凸部との少なくとも一方における相対向する辺には、前記凹部の辺と前記凸部の辺との当接力によって発生する分力により該凸部の中心を前記凹部の中心に向けて滑らせる傾斜面が形成されている。
【0017】
したがって、請求項3記載の半導体レーザ装置と同様の効果を奏することができ、さらに、係止部である凸部の辺を位置決め部である凹部の辺に当接させるだけで、支持体に対する半導体レーザチップの発光点位置を自動的に高精度に定めることができる。
【0018】
請求項5記載の発明は、請求項1又は2記載の半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップの前記マウント面に形成された前記凸部は金属電極を兼用する。
【0019】
したがって、半導体レーザチップの凸部を金属電極と兼用させることで、従来と同様にホトリソグラフィ技術を用いた金メッキで形成することができるので、位置精度が高い凸部を得ることができ、また、金属電極の材料となる金はダイボンディング用のハンダ材のAuSnと馴染みがよいため良好な密着性が確保できる。
【0020】
請求項6記載の発明は、請求項4記載の半導体レーザ装置において、前記一つの半導体レーザチップの前記マウント面には複数の凸部が形成され、これらの凸部の数に対応する数の前記凹部が前記支持体の前記マウント面にも形成されている。
【0021】
したがって、請求項4記載の半導体レーザ装置と同様の効果を奏することができ、さらに、より確実に半導体レーザチップの位置を規定することができ、さらに、支持体に対する半導体レーザチップの密着力の向上も期待できる。
【0022】
請求項7記載の発明は、請求項4記載の半導体レーザ装置において、前記半導体レーザチップの前記マウント面に形成した前記凸部の幅をW2 、前記凸部の高さをt、前記支持体の前記凹部の開口幅をW1 、その凹部の深さをd、前記支持体の表面に対する前記傾斜面の傾斜角度をθとしたとき、d>tなる条件の下に、
W2>W1−2t/tanθ
の関係が成立する。
【0023】
したがって、半導体レーザチップの凸部は、支持体の凹部両側の傾斜面との当接により発生する分力により、支持体に対する半導体レーザチップの発光点位置を自動的に高精度に定めることができる。
【0024】
請求項8記載の発明は、請求項4記載の半導体レーザ装置において、前記支持体はシリコン(100)基板が用いられ、前記凹部は、前記シリコン(100)基板に異方性エッチング処理を施すことによって形成されている。
【0025】
したがって、シリコン(100)基板の表面に、水酸化カリウム系の水溶液でエッチング処理をすることにより、支持体としてのシリコン(100)基板の表面に対する傾斜面の傾斜角度を所望の角度に正確に規定することができ、凹部を有する支持体の生産性を高めることができる。
【0026】
請求項9記載の発明は、請求項2記載の半導体レーザ装置において、前記支持体にマウントされる複数の前記半導体レーザチップは、それぞれ発光波長が異なる。
【0027】
したがって、同一パッケージの一つの半導体レーザ装置から発光波長の異なる光を発光させることが可能になり、例えば、光ピックアップ用として、一つの支持体上にCD用の半導体レーザチップ及びDVD用の半導体レーザチップをマウントすることにより、一つのパッケージの半導体レーザ装置を用いてCD及びDVDに対する再生、記録或いは消去を行うことができ、光ピックアップの小型化、低コスト化に寄与することが可能になる。
【0028】
請求項10記載の発明は、請求項1ないし9の何れか一記載の半導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置から発光されたビームを光ディスクに収束する収束光学系と、前記光ディスク上から反射された検出光を受光し前記光ディスクに対する前記検出光の収束位置に応じた検出信号を出力する受光素子と、前記光ディスクから前記受光素子に至る検出光路中に配置された光学素子と、を具備する光ピックアップである。
【0029】
したがって、半導体レーザチップの発光点位置を高精度に規定することが可能な光ピックアップを提供することができる。
【0030】
請求項11記載の発明は、前記光ディスクを回転駆動する光ディスク回転駆動手段と、請求項10記載の光ピックアップと、前記光ピックアップを前記光ディスクの半径方向に走査する光ピックアップ走査手段と、を具備する光ディスクドライブである。
【0031】
したがって、半導体レーザチップの発光点位置を高精度に規定することが可能な光ディスクドライブを提供することができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の半導体レーザ装置の実施の形態を説明する。図1は本発明の半導体レーザ装置の第一の実施の形態を示す説明図で、これは発光点側(出射端面側)から見た説明図である。本実施の形態における半導体レーザ装置Aでは、支持体としてのサブマウント1表面に位置決め部としての浅い凹部2が形成され、その凹部2の中に半導体レーザチップ3のマウント面3aに形成された係止部としての凸部4が埋め込まれるようにハンダ6でマウントされている。この半導体レーザチップ3表面の凸部4は、発光点5との相対位置が規定されるように、凸部4の中心が発光点5の中心に一致するように金によって形成されている。また、凹部2と凸部4とは、発光点5から発光されるレーザ光の光軸(図1において紙面と垂直方向)と平行な辺をもつ多角形(この例では四角形)の輪郭形状をもつ。また、凹部2は台形の断面形状をもつ。このことにより、凹部2の四辺には傾斜角度θが等しい傾斜面2aが形成されている。図1において、7は半導体レーザチップ3のマウント面3aに主に蒸着により成膜した金の下地電極7であり、8は金めっきにより成膜したボンディングパッド、9はサブマウント1のマウント面1aに金蒸着で形成したボンディングパッド、10はリード取出し用のボンディングワイヤーである。
【0033】
ここで、半導体レーザチップ3のマウント面3aに形成した凸部4の幅をW2 、凸部4の高さをt、サブマウント1の凹部2の開口幅をW1 、その凹部2の深さをd、サブマウント1の表面に対する傾斜面2aの傾斜角度をθとしたとき、d>tなる条件の下に、
W2>W1−2t/tanθ
の関係が成立するように構成されている。
【0034】
このように半導体レーザ装置Aでは、半導体レーザチップ3の凸部4をサブマウント1の凹部2に嵌め込んだときに、凸部4はその両側の辺と凹部2の両側の傾斜面2aとの当接によって発生する分力により凹部2の中心に向けて滑り込む。なお、凹部2の両側の辺に傾斜面2aを形成せずに、凸部4の両側の辺に傾斜面(図示せず)を形成した場合、或いは、凹部2と凸部4とのそれぞれの辺に傾斜面を形成しても同様の作用効果を得ることができる。そして、凸部4は発光点5との相対位置が規定されているため、サブマウント1に対する半導体レーザチップ3の発光点5の位置を自動的に高精度に定めることができる。
【0035】
また、半導体レーザチップ3の凸部4は、金属電極を兼ねて金で形成されており、半導体微細加工技術を用いて作ることが可能であるので凸部4の位置精度は高い。
【0036】
また、サブマウント1表面の凹部2は、シリコンの異方性エッチングを使うことで容易に形成することができる。例えば、サブマウント1の材料としてシリコン(100)基板を用い、この基板を水酸化カリウム系水溶液でエッチングすることで傾斜角度θが54°の凹部2を形成することができる。この方法も半導体微細加工技術を用いて実現するため、その位置精度は極めて高い利点がある。また、シリコンの異方性エッチング以外の方法としてはダイヤモンドブレードによる切削加工でも容易に形成することが可能である。
【0037】
次に、図2を参照し、本発明の半導体レーザ装置の第二の実施の形態を説明する。前記実施の形態と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。図2は本発明の半導体レーザ装置の第二の実施の形態を示す説明図で、これは発光点側(出射端面側)から見た説明図である。第二の実施の形態における半導体レーザ装置Bは、サブマウント1表面の凹部2の断面形状が三角形になっていることの他は前記実施の形態における半導体レーザ装置Aの構成と同様である。この場合、凹部2は断面形状が三角形であるために両側の辺に傾斜面2aが形成されている。
【0038】
したがって、このように半導体レーザ装置Bでは、半導体レーザチップ3の凸部4をサブマウント1の凹部2に嵌め込んだときに、凸部4はその両側の辺と凹部2の両側の傾斜面2aとの当接によって発生する分力により凹部2の中心に向けて滑り込むので、前記実施の形態と同様に、サブマウント1に対する半導体レーザチップ3の発光点5の位置を自動的に高精度に定めることができる。
【0039】
次に、図3を参照し、本発明の半導体レーザ装置の第三の実施の形態を説明する。前記実施の形態と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。図3は本発明の半導体レーザ装置の第三の実施の形態を示す説明図で、これは発光点側(出射端面側)から見た説明図である。第三の実施の形態における半導体レーザ装置Cは、半導体レーザチップ3の表面に二つの凸部4が形成され、サブマウント1の表面にはそれに対応して断面三角形の凹部2が形成されている。したがって、より正確な位置合わせが可能になると伴に、密着強度が向上する効果がある。
【0040】
次に、図4を参照し、本発明の半導体レーザ装置の第四の実施の形態を説明する。前記実施の形態と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。図4は本発明の半導体レーザ装置の第四の実施の形態を示す説明図で、これは発光点側(出射端面側)から見た説明図である。第四の実施の形態における半導体レーザ装置Dは、CD及びDVD兼用光ピックアップ用の光源として提案されたもので、一つのサブマウント1に二つの半導体レーザチップ11,12がマウントされている。図では、左側の半導体レーザチップ11はCD用で発光波長が780nmであり、右側の半導体レーザチップ12は傾斜した基板を用いて作られたDVD用で発光波長が660nmである。CD及びDVD兼用の光源では、二つの半導体レーザチップ11,12の発光点5の間隔Lを100μm程度に狭くする必要がある。そのため、図示するように発光点5が端部に偏った特殊な半導体レーザチップ11,12が使われる。また、この様な光源では、発光点5の間隔Lおよび光ビームの平行度に極めて厳し実装精度が要求されている。
【0041】
図4の半導体レーザ装置Dでは、二つの半導体レーザチップ11,12をサブマウント1にマウントした際に、両者の発光点5が所望の間隔を開けて配置されるように、半導体レーザチップ11,12に凸部4が形成され、サブマウント1に凹部2が形成される。
【0042】
このように、半導体レーザチップ11,12のそれぞれに凸部4を形成し、サブマウント1に凹部2を形成し、両者を合わせ込むことで、従来法に比べて短時間で高精度な二波長光源の半導体レーザ装置Dを提供することができる。
【0043】
次に、図5を参照し、本発明の光ピックアップにおける一実施の形態を説明する。図5は光ピックアップの概略構成を示す説明図である。この光ピックアップ20は、本実施の形態では図4において説明した二波長光源の半導体レーザ装置Dを用いているが、図1の半導体レーザ装置A、図2の半導体レーザ装置B、図3の半導体レーザ装置Cを用いても構わない。
【0044】
この光ピックアップ20の概略構成を、動作とともに説明する。半導体レーザ装置Dから発光されたレーザ光は、コリメートレンズ21により略平行光とされ、ビームスプリッタ22を透過し、偏向プリズム23で光路を90度偏向され、収束光学系である対物レンズ24に入射され、光ディスク25の透明基板を透過し記録面上に微小スポットとして収束される。この微小スポットにより、情報の再生、記録あるいは消去が行われる。
【0045】
光ディスク25の記録面で反射された光は、対物レンズ24により再び略平行光とされ、偏向プリズム23により90度偏向され、ビームスプリッタ22により反射され、集光レンズ26により収束光とされ、受光素子(PD)27に至る。この受光素子27からは、情報信号、サーボ信号が検出される。
【0046】
次に、図6を参照し、本発明の光ディスクドライブの一実施の形態について説明する。図6は光ディスクドライブの概略構成を示す平面図である。本実施の形態における光ディスイクドライブ30は、光ディスク25を回転駆動する光ディスク回転駆動手段31と、前述の光ピックアップ20と、この光ピックアップ20を光ディスク25の半径方向に走査する光ピックアップ走査手段32と、を具備する。
【0047】
光ディスク回転駆動手段31は、光ディスク25を着脱自在に保持するターンテーブル33と、このターンテーブル33を回転させるスピンドルモータ(図示せず)と、このスピンドルモータの動作を制御する回転制御回路(図示せず)とにより構成されている。
【0048】
光ピックアップ走査手段32は、光ピックアップ20の外筐を光ディスク25の半径方向に向けて摺動自在に保持する二本のガイドレール34と、一方のガイドレール34に沿って配列された送りネジ35と、光ピックアップ20の外筐に固定されて送りネジ35に噛合されたラック36と、走査モータ37と、この走査モータ37の回転を送りネジ35に伝達するギヤ列38と、走査モータ37の動作を制御する走査制御回路(図示せず)とにより構成されている。
【0049】
したがって、スピンドルモータを駆動すると、ターンテーブル33が光ディスク25とともに回転駆動され、走査モータ37を駆動すると光ピックアップ20が光ディスク25の半径方向に走査される。この過程で、光ピックアップ20を駆動することにより、光ディスク25に書き込まれたデータの再生、光ディスク25へのデータの記録或いは消去がなされる。
【0050】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、半導体レーザチップに形成された係止部と支持体に形成された位置決め部とが係止し合った状態で半導体レーザチップを支持体にマウントすることにより、半導体レーザチップの発光点位置を高精度に規定することが可能な半導体レーザ装置を提供することができる。
【0051】
請求項2記載の発明によれば、複数の半導体レーザチップに形成された係止部と支持体に形成された位置決め部とが係止し合った状態で半導体レーザチップを支持体にマウントすることにより、複数の半導体レーザチップの発光点位置を高精度に規定することが可能な半導体レーザ装置を提供することができる。
【0052】
請求項3記載の発明によれば、請求項1又は2記載の半導体レーザ装置において、係止部は輪郭形状が多角形の凸部であり、位置決め部は係止部の輪郭形状に対応する多角形の凹部であるので、請求項1又は2記載の半導体レーザ装置と同様の効果を奏することができ、さらに、それぞれ輪郭形状が多角形の係止部と位置決め部との係止により支持体に対する半導体レーザチップの回転方向の位置ずれを防止できる。
【0053】
請求項4記載の発明によれば、請求項3記載の半導体レーザ装置において、凹部と凸部との少なくとも一方における相対向する辺には、凹部の辺と凸部の辺との当接力によって発生する分力により該凸部の中心を凹部の中心に向けて滑らせる傾斜面が形成されているので、請求項3記載の半導体レーザ装置と同様の効果を奏することができ、さらに、係止部である凸部の辺を位置決め部である凹部の辺に当接させるだけで、支持体に対する半導体レーザチップの発光点位置を自動的に高精度に定めることができる。
【0054】
請求項5記載の発明によれば、請求項1又は2記載の半導体レーザ装置において、半導体レーザチップのマウント面に形成された凸部は金属電極を兼用するので、半導体レーザチップの凸部を金属電極と兼用させることで、従来と同様にホトリソグラフィ技術を用いた金メッキで形成することができる、したがって、位置精度が高い凸部を得ることができ、また、金属電極の材料となる金はダイボンディング用のハンダ材のAuSnと馴染みがよいため良好な密着性が確保できる。
【0055】
請求項6記載の発明によれば、請求項4記載の半導体レーザ装置において、一つの半導体レーザチップのマウント面には複数の凸部が形成され、これらの凸部の数に対応する数の凹部が支持体のマウント面にも形成されているので、請求項4記載の半導体レーザ装置と同様の効果を奏することができ、さらに、より確実に半導体レーザチップの位置を規定することができ、さらに、支持体に対する半導体レーザチップの密着力の向上も期待できる。
【0056】
請求項7記載の発明によれば、請求項4記載の半導体レーザ装置において、半導体レーザチップのマウント面に形成した凸部の幅をW2 、凸部の高さをt、支持体の凹部の開口幅をW1 、その凹部の深さをd、支持体の表面に対する傾斜面の傾斜角度をθとしたとき、d>tなる条件の下に、W2>W1−2t/tanθの関係が成立するので、半導体レーザチップの凸部は、支持体の凹部両側の傾斜面との当接により発生する分力により、支持体に対する半導体レーザチップの発光点位置を自動的に高精度に定めることができる。
【0057】
請求項8記載の発明によれば、請求項4記載の半導体レーザ装置において、支持体はシリコン(100)基板が用いられ、凹部は、シリコン(100)基板に異方性エッチング処理を施すことによって形成されているので、シリコン(100)基板の表面に、水酸化カリウム系の水溶液でエッチング処理をすることにより、支持体としてのシリコン(100)基板の表面に対する傾斜面の傾斜角度を所望の角度に正確に規定することができ、凹部を有する支持体の生産性を高めることができる。
【0058】
請求項9記載の発明によれば、請求項2記載の半導体レーザ装置において、支持体にマウントされる複数の前記半導体レーザチップは、それぞれ発光波長が異なるので、同一パッケージの一つの半導体レーザ装置から発光波長の異なる光を発光させることが可能になり、例えば、光ピックアップ用として、一つの支持体上にCD用の半導体レーザチップ及びDVD用の半導体レーザチップをマウントすることにより、一つのパッケージの半導体レーザ装置を用いてCD及びDVDに対する再生、記録或いは消去を行うことができ、光ピックアップの小型化、低コスト化に寄与することができる。
【0059】
請求項10記載の発明によれば、請求項1ないし9の何れか一記載の半導体レーザ装置と、この半導体レーザ装置から発光されたビームを光ディスクに収束する収束光学系と、光ディスク上から反射された検出光を受光し光ディスクに対する検出光の収束位置に応じた検出信号を出力する受光素子と、光ディスクから前記受光素子に至る検出光路中に配置された光学素子と、を具備するので、半導体レーザチップの発光点位置を高精度に規定することが可能な光ピックアップを提供することができる。
【0060】
請求項11記載の発明によれば、前記光ディスクを回転駆動する光ディスク回転駆動手段と、請求項10記載の光ピックアップと、光ピックアップを光ディスクの半径方向に走査する光ピックアップ走査手段と、を具備するので、半導体レーザチップの発光点位置を高精度に規定することが可能な光ディスクドライブを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体レーザ装置の第一の実施の形態を示す説明図である。
【図2】本発明の半導体レーザ装置の第二の実施の形態を示す説明図である。
【図3】本発明の半導体レーザ装置の第三の実施の形態を示す説明図である。
【図4】本発明の半導体レーザ装置の第四の実施の形態を示す説明図である。
【図5】本発明の光ピックアップの一実施の形態を示す説明図である。
【図6】本発明の光ディスクドライブの一実施の形態を示す平面図である。
【図7】半導体レーザ装置の従来例を示す説明図である。
【図8】半導体レーザ装置の他の従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
A,B,C,D 半導体レーザ装置
1 支持体
1a マウント面
2 位置決め部、凹部
2a 傾斜面
3 半導体レーザチップ
3a のマウント面
4 係止部、凹部
5 発光点
11,12 半導体レーザチップ
20 光ピックアップ
24 収束光学系
25 光ディスク
27 受光素子
31 光ディスク回転駆動手段
32 光ピックアップ走査手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser device used for a laser light source for recording and reproducing data on and from an optical disk, a laser light source for a data writing system in a laser printer and a digital copying machine, and more particularly to an improvement in a mount for a semiconductor laser chip. About.
[0002]
[Prior art]
In mounting a semiconductor laser chip on a support such as a silicon substrate, if an error occurs in the mounting position of the semiconductor laser chip with respect to the support, the spot position of the laser beam will not be constant. In particular, in a semiconductor laser device in which a plurality of semiconductor laser chips are mounted on a support, it is necessary to control the relative positions of light emitting points between the plurality of semiconductor laser chips with high accuracy.
[0003]
As a semiconductor laser device requiring a plurality of semiconductor laser chips, for example, in order to be able to read data written on an optical disc such as a CD (Compact Disc) and a DVD (Digital Versatile Disc), emission wavelengths are different. Some types of semiconductor laser chips are mounted on one support. In an optical disk device such as a DVD player on which such a semiconductor laser device is mounted, compatibility between the DVD and the CD when reproducing them is desired. For that purpose, an optical pickup mounted with a red semiconductor laser of 660 nm having a short wavelength for reproducing a DVD and a near-infrared semiconductor laser of 780 nm for reproducing a CD is required. The realization of an integrated optical pickup in which a semiconductor laser chip is incorporated in one package is expected. As a method of mounting such two semiconductor laser chips having different emission wavelengths close to each other, a structure of a semiconductor laser device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-112089 shown in FIG. 7 is disclosed. FIG. 7 shows a state in which a first
[0004]
However, in such a two-wavelength light source, the specifications of the distance L between the
[0005]
The necessity of accurately determining the position of the light emitting point of the semiconductor laser chip with respect to the submount is required even when one semiconductor laser chip is mounted. To perform such high-precision mounting, an expensive die bonding apparatus capable of high-precision positioning is required, and such a high-precision die bonding apparatus requires about 20 seconds for one positioning. There was a disadvantage that the tact was slow.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As a method of accurately positioning the semiconductor laser chip, a method utilizing the surface tension of a solder material (AuSn) for die-bonding the semiconductor laser chip is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-181367. It is difficult and impractical to correct the position of the semiconductor laser chip with the surface tension of the solder.
[0007]
As shown in FIG. 8, as a method of more positively positioning the
[0008]
However, in the
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has a light emitting point in a structure of a semiconductor laser device capable of improving the mounting accuracy of a semiconductor laser chip in a semiconductor laser device, particularly, in a semiconductor laser device having a plurality of semiconductor laser chips. The purpose is to be able to accurately define the position of.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a semiconductor laser device in which a semiconductor laser chip that emits laser light is mounted on a support, wherein a mounting surface of the semiconductor laser chip with respect to the support has a light emitting point position of the laser light. A locking portion whose relative position is defined is formed in parallel with the optical axis of the laser beam, and the mounting surface of the support with respect to the semiconductor laser chip is locked with the locking portion to form the support. And a positioning portion for defining the light emitting point position of the semiconductor laser chip with respect to.
[0011]
Therefore, by mounting the semiconductor laser chip on the support in a state where the locking portion formed on the semiconductor laser chip and the positioning portion formed on the support are locked, the light emitting point position of the semiconductor laser chip can be changed. It is possible to specify with high precision.
[0012]
The invention according to
[0013]
Therefore, by mounting the semiconductor laser chip on the support with the locking portions formed on the plurality of semiconductor laser chips and the positioning portions formed on the support locked together, the plurality of semiconductor laser chips can be mounted. The light emitting point position can be defined with high accuracy.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the first or second aspect, the locking portion is a convex portion having a polygonal outline shape, and the positioning portion corresponds to the outline shape of the locking portion. It is a polygonal concave portion.
[0015]
Therefore, the same effect as the semiconductor laser device according to
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the third aspect, at least one of the opposite sides of the concave portion and the convex portion has a contact force between the side of the concave portion and the side of the convex portion. An inclined surface is formed which slides the center of the convex portion toward the center of the concave portion by the component force generated by the above.
[0017]
Therefore, the same effect as that of the semiconductor laser device according to the third aspect can be obtained, and furthermore, the semiconductor with respect to the supporting member can be obtained simply by bringing the side of the projection as the locking portion into contact with the side of the recess as the positioning portion. The light emitting point position of the laser chip can be automatically determined with high accuracy.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the first or second aspect, the projection formed on the mounting surface of the semiconductor laser chip also serves as a metal electrode.
[0019]
Therefore, by using the convex portion of the semiconductor laser chip also as the metal electrode, the convex portion can be formed by gold plating using the photolithography technique as in the related art, so that a convex portion with high positional accuracy can be obtained. Gold, which is a material for the metal electrode, is well compatible with AuSn, a solder material for die bonding, and thus good adhesion can be secured.
[0020]
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the fourth aspect, a plurality of convex portions are formed on the mounting surface of the one semiconductor laser chip, and the number of the convex portions corresponds to the number of these convex portions. A recess is also formed in the mounting surface of the support.
[0021]
Therefore, the same effect as that of the semiconductor laser device according to the fourth aspect can be obtained, the position of the semiconductor laser chip can be more reliably specified, and the adhesion of the semiconductor laser chip to the support can be improved. Can also be expected.
[0022]
According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the fourth aspect, the width of the protrusion formed on the mounting surface of the semiconductor laser chip is W. 2 , The height of the protrusion is t, and the opening width of the recess in the support is W 1 When the depth of the concave portion is d and the angle of inclination of the inclined surface with respect to the surface of the support is θ, under the condition of d> t,
W 2 > W 1 -2t / tan θ
Is established.
[0023]
Therefore, the projecting portion of the semiconductor laser chip can automatically determine the light emitting point position of the semiconductor laser chip with respect to the support with high precision by the component force generated by contact with the inclined surfaces on both sides of the concave portion of the support. .
[0024]
According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the fourth aspect, a silicon (100) substrate is used as the support, and the silicon (100) substrate is anisotropically etched in the recess. Is formed by
[0025]
Therefore, by etching the surface of the silicon (100) substrate with a potassium hydroxide-based aqueous solution, the inclination angle of the inclined surface with respect to the surface of the silicon (100) substrate as the support is accurately defined to a desired angle. And the productivity of the support having the concave portions can be increased.
[0026]
According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device of the second aspect, the plurality of semiconductor laser chips mounted on the support have different emission wavelengths.
[0027]
Therefore, it is possible to emit light having different emission wavelengths from one semiconductor laser device in the same package. For example, for an optical pickup, a semiconductor laser chip for CD and a semiconductor laser for DVD are mounted on one support. By mounting the chip, reproduction, recording, or erasing of a CD and a DVD can be performed using a semiconductor laser device of one package, which can contribute to miniaturization and cost reduction of an optical pickup.
[0028]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor laser device according to any one of the first to ninth aspects, a converging optical system for converging a beam emitted from the semiconductor laser device on an optical disk, and a beam reflected from the optical disk. An optical pickup comprising: a light receiving element that receives a detection light and outputs a detection signal corresponding to a convergence position of the detection light with respect to the optical disk; and an optical element that is disposed in a detection optical path from the optical disk to the light receiving element. It is.
[0029]
Therefore, it is possible to provide an optical pickup capable of defining the light emitting point position of the semiconductor laser chip with high accuracy.
[0030]
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided an optical disk rotation driving unit for driving the optical disk to rotate, an optical pickup according to the tenth aspect, and an optical pickup scanning unit for scanning the optical pickup in a radial direction of the optical disk. It is an optical disk drive.
[0031]
Therefore, it is possible to provide an optical disk drive capable of defining the light emitting point position of the semiconductor laser chip with high accuracy.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing a first embodiment of a semiconductor laser device of the present invention, which is an explanatory view seen from a light emitting point side (an emission end face side). In the semiconductor laser device A according to the present embodiment, a shallow
[0033]
Here, the width of the
W 2 > W 1 -2t / tan θ
Is established.
[0034]
As described above, in the semiconductor laser device A, when the
[0035]
Further, the
[0036]
Further, the
[0037]
Next, a second embodiment of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a second embodiment of the semiconductor laser device of the present invention, which is an explanatory diagram viewed from a light emitting point side (an emission end face side). The semiconductor laser device B according to the second embodiment has the same configuration as the semiconductor laser device A according to the above embodiment, except that the cross-sectional shape of the
[0038]
Therefore, in the semiconductor laser device B, when the
[0039]
Next, a third embodiment of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a third embodiment of the semiconductor laser device of the present invention, which is an explanatory diagram viewed from a light emitting point side (an emission end face side). In the semiconductor laser device C according to the third embodiment, two
[0040]
Next, a fourth embodiment of the semiconductor laser device of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. FIG. 4 is an explanatory view showing a fourth embodiment of the semiconductor laser device of the present invention, which is an explanatory view seen from a light emitting point side (an emission end face side). The semiconductor laser device D according to the fourth embodiment is proposed as a light source for an optical pickup for both CD and DVD. Two semiconductor laser chips 11 and 12 are mounted on one submount 1. In the figure, the left semiconductor laser chip 11 has a light emission wavelength of 780 nm for a CD, and the right semiconductor laser chip 12 has a light emission wavelength of 660 nm for a DVD made using an inclined substrate. In the light source for both CD and DVD, the interval L between the
[0041]
In the semiconductor laser device D shown in FIG. 4, when the two semiconductor laser chips 11 and 12 are mounted on the submount 1, the
[0042]
As described above, the
[0043]
Next, an embodiment of the optical pickup of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the optical pickup. This
[0044]
The schematic configuration of the
[0045]
The light reflected on the recording surface of the
[0046]
Next, an embodiment of the optical disk drive of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a plan view showing a schematic configuration of the optical disk drive. The
[0047]
The optical disk rotation driving means 31 includes a
[0048]
The optical pickup scanning means 32 includes two
[0049]
Accordingly, when the spindle motor is driven, the
[0050]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the semiconductor laser chip is mounted on the support in a state where the locking portion formed on the semiconductor laser chip and the positioning portion formed on the support are locked. It is possible to provide a semiconductor laser device capable of defining a light emitting point position of a semiconductor laser chip with high accuracy.
[0051]
According to the second aspect of the present invention, the semiconductor laser chip is mounted on the support with the locking portions formed on the plurality of semiconductor laser chips and the positioning portions formed on the support locked together. Accordingly, it is possible to provide a semiconductor laser device capable of defining the light emitting point positions of a plurality of semiconductor laser chips with high accuracy.
[0052]
According to the third aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the first or second aspect, the locking portion is a convex portion having a polygonal outline shape, and the positioning portion has multiple shapes corresponding to the outline shape of the locking portion. Since it is a rectangular concave portion, the same effect as the semiconductor laser device according to
[0053]
According to the fourth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the third aspect, at least one of the opposing sides of the concave portion and the convex portion is generated by a contact force between the side of the concave portion and the side of the convex portion. Since the inclined surface that slides the center of the convex portion toward the center of the concave portion by the component force is formed, the same effect as the semiconductor laser device according to claim 3 can be obtained, and furthermore, the locking portion It is possible to automatically and precisely determine the position of the light emitting point of the semiconductor laser chip with respect to the support simply by bringing the side of the convex portion, which is described above, into contact with the side of the concave portion, which is the positioning portion.
[0054]
According to the fifth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the first or second aspect, the convex portion formed on the mounting surface of the semiconductor laser chip also serves as a metal electrode. By also using the electrodes, they can be formed by gold plating using a photolithography technique as in the past, so that it is possible to obtain projections with high positional accuracy, and the gold used as the material of the metal electrodes is made of a die. Good adhesion to AuSn, a solder material for bonding, can be ensured.
[0055]
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the fourth aspect, a plurality of convex portions are formed on a mounting surface of one semiconductor laser chip, and the number of concave portions corresponds to the number of these convex portions. Is also formed on the mounting surface of the support, so that the same effect as that of the semiconductor laser device according to
[0056]
According to the seventh aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the fourth aspect, the width of the protrusion formed on the mounting surface of the semiconductor laser chip is W. 2 , The height of the convex portion is t, and the opening width of the concave portion of the support is W 1 When the depth of the concave portion is d and the angle of inclination of the inclined surface with respect to the surface of the support is θ, W 2 > W 1 Since the relationship of -2t / tan θ is established, the convex portion of the semiconductor laser chip automatically adjusts the light emitting point position of the semiconductor laser chip with respect to the support by the component force generated by contact with the inclined surfaces on both sides of the concave portion of the support. Can be determined with high precision.
[0057]
According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the fourth aspect, a silicon (100) substrate is used as the support, and the concave portion is formed by performing anisotropic etching on the silicon (100) substrate. Since the silicon (100) substrate is formed, the surface of the silicon (100) substrate is subjected to an etching treatment with a potassium hydroxide-based aqueous solution so that the inclination angle of the inclined surface with respect to the surface of the silicon (100) substrate as a support is set to a desired angle. And the productivity of the support having the concave portion can be increased.
[0058]
According to the ninth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the second aspect, since the plurality of semiconductor laser chips mounted on the support have different emission wavelengths, the plurality of semiconductor laser chips are separated from one semiconductor laser device in the same package. It is possible to emit light having different emission wavelengths. For example, by mounting a semiconductor laser chip for CD and a semiconductor laser chip for DVD on one support for an optical pickup, Reproduction, recording, or erasing of CDs and DVDs can be performed using a semiconductor laser device, which can contribute to miniaturization and cost reduction of an optical pickup.
[0059]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor laser device according to any one of the first to ninth aspects, a converging optical system for converging a beam emitted from the semiconductor laser device on an optical disk, and a converging optical system for reflecting the beam emitted from the optical disk. A light receiving element for receiving the detected light and outputting a detection signal corresponding to the convergence position of the detected light with respect to the optical disk; and an optical element arranged in a detection optical path from the optical disk to the light receiving element. It is possible to provide an optical pickup capable of defining a light emitting point position of a chip with high accuracy.
[0060]
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided an optical disk rotation driving means for driving the optical disk to rotate, an optical pickup according to the tenth aspect, and an optical pickup scanning means for scanning the optical pickup in a radial direction of the optical disk. Therefore, it is possible to provide an optical disk drive capable of defining the light emitting point position of the semiconductor laser chip with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a first embodiment of a semiconductor laser device of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing a second embodiment of the semiconductor laser device of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing a third embodiment of the semiconductor laser device of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing a fourth embodiment of the semiconductor laser device of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing one embodiment of the optical pickup of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing an embodiment of the optical disk drive of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory view showing a conventional example of a semiconductor laser device.
FIG. 8 is an explanatory view showing another conventional example of a semiconductor laser device.
[Explanation of symbols]
A, B, C, D semiconductor laser devices
1 Support
1a Mounting surface
2 Positioning part, recess
2a Inclined surface
3 Semiconductor laser chip
3a mounting surface
4 Locking part, recess
5 Emission point
11,12 Semiconductor laser chip
20 Optical pickup
24 focusing optics
25 Optical Disk
27 Light receiving element
31 Optical disk rotation drive means
32 Optical pickup scanning means
Claims (11)
前記支持体に対する前記半導体レーザチップのマウント面には、前記レーザ光の発光点位置との関係位置が規定された係止部が前記レーザ光の光軸と平行に形成され、前記半導体レーザチップに対する前記支持体のマウント面には、前記係止部と係止し合って前記支持体に対する前記半導体レーザチップの前記発光点位置を規定する位置決め部が形成されている半導体レーザ装置。In a semiconductor laser device in which a semiconductor laser chip that emits laser light is mounted on a support,
On the mounting surface of the semiconductor laser chip with respect to the support, a locking portion that defines a position relative to a light emitting point position of the laser light is formed parallel to the optical axis of the laser light, and A semiconductor laser device, wherein a positioning portion that locks with the locking portion and defines the light emitting point position of the semiconductor laser chip with respect to the support is formed on a mount surface of the support.
前記支持体に対する前記半導体レーザチップのそれぞれのマウント面には、前記レーザ光の発光点位置との関係位置が規定された係止部が前記レーザ光の光軸と平行に形成され、前記半導体レーザチップに対する前記支持体のマウント面には、前記係止部と係止し合って前記支持体に対する前記半導体レーザチップの前記発光点位置を規定する複数の位置決め部が形成されている半導体レーザ装置。In a semiconductor laser device in which a plurality of semiconductor laser chips that emit laser light are mounted on a support,
On each mounting surface of the semiconductor laser chip with respect to the support, a locking portion is formed in parallel with the optical axis of the laser light, the locking portion defining a position relative to a light emitting point position of the laser light. A semiconductor laser device, wherein a plurality of positioning portions are formed on a mounting surface of the support for the chip, the plurality of positioning portions engaging with the locking portions and defining the light emitting point position of the semiconductor laser chip with respect to the support.
W2>W1−2t/tanθ
の関係が成立する請求項4記載の半導体レーザ装置。Said semiconductor laser chip W 2 the widths of said convex portion formed on the mounting surface, the height of the convex portion t, W 1 the opening width of the recess of the support, the depth of the concave portion d, When the inclination angle of the inclined surface with respect to the surface of the support is θ, under the condition of d> t,
W 2 > W 1 -2t / tan θ
5. The semiconductor laser device according to claim 4, wherein the following relationship is satisfied.
前記半導体レーザ装置から発光されたビームを光ディスクに収束する収束光学系と、
前記光ディスク上から反射された検出光を受光し前記光ディスクに対する前記検出光の収束位置に応じた検出信号を出力する受光素子と、
前記光ディスクから前記受光素子に至る検出光路中に配置された光学素子と、を具備する光ピックアップ。A semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 9,
A converging optical system for converging a beam emitted from the semiconductor laser device onto an optical disc;
A light receiving element that receives detection light reflected from the optical disk and outputs a detection signal according to a convergence position of the detection light with respect to the optical disk;
An optical element disposed in a detection optical path from the optical disk to the light receiving element.
請求項10記載の光ピックアップと、
前記光ピックアップを前記光ディスクの半径方向に走査する光ピックアップ走査手段と、
を具備する光ディスクドライブ。Optical disk rotation driving means for driving the optical disk to rotate,
An optical pickup according to claim 10,
Optical pickup scanning means for scanning the optical pickup in a radial direction of the optical disc,
An optical disk drive comprising:
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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