JP2004055003A - 光半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光素子、又は/及び受光素子等からなる光半導体素子の動作により生じた熱を効率良く放散できるようにすると共に、光半導体装置の小型化に貢献できるようにする。
【解決手段】光ディスクに所定の情報を書き込み、又は/及び該光ディスクに書き込まれた情報を読み込む光ピックアップ装置用の光半導体装置100であって、発光素子、又は/及び受光素子からなる光半導体素子1と、この光半導体素子1を支持するダイパッド部10と、このダイパッド部10で支持された光半導体素子1を封止する樹脂パッケージ3と、モールド樹脂PKG4及びHOEパターンが印刷された透明樹脂6とを備え、このダイパッド部10の樹脂パッケージ3から露出した部位10A及び10Bは該光半導体装置100を支持するOPスライドベース50の内側の面に沿いながら接触するように約90°折り曲げられたものである。
【選択図】    図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、CDやDVD等の光ディスクにディジタル情報を記録し、又は/及び光ディスクに記録されたディジタル情報を再生する光ピックアップ(オプティカルピックアップ)装置に適用して好適な光半導体装置及びその製造方法に関するものである。詳しくは、支持部材に支持された光半導体素子を外装部材で封止すると共に、この支持部材の外装部材から露出した部位を光半導体装置を支持する光ピックアップ装置のベース部と接触するように所定形状に成型することによって、光半導体素子の動作により生じた熱を光ピックアップ装置のベース部に向けて効率良く放散できるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、パソコン等で扱われるディジタル情報の大容量化に伴って、CDやDVD等の光ディスクを書き込み、読み込み可能なパソコン用の記憶媒体として使用するケースが増えつつある。これらの光ディスクにディジタル情報を書き込む光ディスク書込装置や、光ディスクに書き込まれたディジタル情報を読み取る光ディスク読取装置、或いは書き込みと読み取り機能の両方を備えた書込読込装置には、光ピックアップ(Optical Pickup)と呼ばれるヘッド装置が装着されている。
【0003】
この光ピックアップ(以下で、単にOPともいう)装置には、所定の波長を有するレーザ光を光ディスクの記録面に照射する発光素子や、光ディスク装置からの反射光等を受光する受光素子、或いは発光素子と受光装置の両方を所定の間隔をもって備えた光集積素子が取り付けられている。以下で、これらの発光素子と、受光素子と、光集積素子を光半導体素子と総称する。
【0004】
図4は従来例に係る光半導体装置90の構成例を示す断面図である。この光半導体装置90は、ノートパソコン用スリムコンボOPに取り付けられるものであり、OPスライドベース50によって支持された状態で、このOPスライドベース50上にある光ディスク(図示せず)に光を照射すると共に、この光ディスクからの反射光を受光し、光ディスク再生信号やOPアクチュエータ制御信号を外部装置に出力するものである。
【0005】
図4に示すように、この光半導体装置90は、発光素子と受光素子の両方を所定の間隔をもって備えた光半導体素子1と、この光半導体素子1が設置されるダイパッド部92と、このダイパッド部92の下面側を封止する樹脂パッケージ3と、ダイパッド部92の上面側に設けられて、光半導体素子1を配置するための空洞部を有した枠状のモールド樹脂パッケージ(以下で、モールド樹脂PKGともいう)4と、このモールド樹脂PKG4によって光半導体素子1の上方に配置される光学素子5と、この光学素子5の上面を保護するようにモールド樹脂PKG4上に設けられた光学素子パターン面6等から構成されている。
【0006】
また、この光半導体装置90は、図4のZ軸方向に、図示しない複数のアウタリード及びインナーリードを備えており、モールド樹脂PKG4内のインナーリードを介してアウターリードと光半導体素子1とは接続するようになされている。また、図4に示す光学素子5は、例えばホログラム(HOE)やレンズ等である。光半導体素子1に入出射する光は、この光学素子5の略中央を通過するようになされている。
【0007】
ところで、上述した光半導体装置90を駆動させると、光半導体素子1は発光動作や受光動作等によって発熱するようになされる。そして、この光半導体素子1による発熱量が大きいと、この光半導体素子1の回路抵抗が増大したり、また、この光半導体素子1の上方に配置された光学素子5の特性が変化して、光ディスクの記録面に正しく集光することが困難になる。
【0008】
そこで、この光半導体装置90には、光半導体素子1で生じた熱を光半導体装置90外へ逃がすための放熱手段(放熱対策)として、熱拡散用金属片(放熱板)98が設けられている。図4に示すように、この熱拡散用金属片98は、その一方をダイパッド部92の下面に半田で接合され、他方をOPスライドベース50の側面に半田で接合されている。
【0009】
この熱拡散用金属片98によって、光半導体素子1で生じた熱は、図4の矢印で示すように、ダイパッド部92から熱拡散用金属片98を通り、OPスライドベース50へ拡散するようになされている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来例に係る光半導体装置90によれば、OPスライドベース50の側面と、光半導体素子1を支持するダイパッド部92の下面との間に、放熱手段となる熱拡散用金属片98が半田で接合されていた。このため、図4に示すように、熱拡散用金属片98によって、光半導体装置90の厚みT’が増大してしまうという問題があった。
【0011】
特に、ノートパソコン用スリムコンボOPでは、光半導体装置90の軽薄短小化の要求が厳しく、熱拡散用金属片98がOPスライドベース50から厚み方向で大きくはみ出すことは許されない。そのため、OPスライドベース50と熱拡散用金属片98との取り付け箇所は制約され、熱拡散用金属片98自体の厚みも制限される。即ち、ノートパソコン用スリムコンボOPでは、熱拡散用金属片98を十分に厚くすることができず、熱拡散に適切な取り付け位置等も見出し難いため、十分な放熱手段を用意することができないという問題があった。
【0012】
また、熱拡散用金属片98とダイパッド部92とを、及び熱拡散用金属片98とOPスライドベース50とをそれぞれ半田や接着剤等で取り付けると、それぞれの取り付け箇所で異種接合による熱抵抗や、熱勾配が生じてしまうという問題があった。熱抵抗や、熱勾配が大きいと、光半導体素子1からOPスライドベース50に向けて十分に放熱できないおそれがあった。
【0013】
そこで、この発明はこのような問題を解決したものであって、発光素子、又は/及び受光素子等からなる光半導体素子の動作により生じた熱を効率良く放散できるようにすると共に、光半導体装置の小型化に貢献できるようにした光半導体装置及びその製造方法の提供を目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上述した課題は、光ディスクに所定の情報を書き込み、又は/及び該光ディスクに書き込まれた情報を読み込む光ピックアップ装置用の光半導体装置であって、発光素子、又は/及び受光素子からなる光半導体素子と、この光半導体素子を支持する支持部材と、この支持部材の一部を覆って、当該支持部材で支持された光半導体素子を封止する外装部材とを備え、支持部材の外装部材から露出した部位は、該光半導体装置を支持する光ピックアップ装置のベース部と接触するように所定形状に成型されて成ることを特徴とする光半導体装置によって解決される。
【0015】
本発明に係る光半導体装置100によれば、発光素子、又は/及び受光素子からなる光半導体素子は支持部材に支持された状態で、外装部材によって封止される。これを前提として、上述した支持部材の外装部材から露出した部位は該光半導体装置を支持する光ピックアップ装置のベース部と接触するように所定形状に成型される。例えば、支持部材の外装部材から露出した部位は、光ピックアップ装置のベース部に沿いながら接触するように90°折り曲げられる。
【0016】
従って、光半導体素子の動作により生じた熱を光ピックアップ装置のベース部へ効率良く拡散させることができ、温度の上昇に伴う光半導体装置の誤作動や機能不全を阻止できる。
【0017】
本発明に係る光半導体装置の製造方法は、光ディスクに所定の情報を書き込み、又は/及び該光ディスクに書き込まれた情報を読み込む光ピックアップ装置用の光半導体装置を製造する方法であって、発光素子、又は/及び受光素子からなる光半導体素子を支持部材に取り付ける工程と、この支持部材の一部を覆って、当該支持部材に取り付けられた光半導体素子を外装部材で封止する工程と、支持部材の外装部材から露出した部位と該光半導体装置を支持する光ピックアップ装置のベース部とが接触するように、当該露出した部位を所定形状に成型する工程とを有することを特徴とするものである。
【0018】
本発明に係る光半導体装置100の製造方法によれば、放熱板を設けなくても、光半導体素子の動作により生じた熱を効率良く放散できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態に係る光半導体装置及びその製造方法について説明する。図1は本発明の実施形態に係る光半導体装置100の構成例を示す断面図である。
【0020】
この実施形態では、発光素子、又は/及び受光素子からなる光半導体素子を支持する支持部材と、この支持部材の一部を覆って、当該支持部材で支持された光半導体素子を封止する外装部材とを備え、支持部材の外装部材から露出した部位は該光半導体装置を支持する光ピックアップ装置のベース部と接触するように所定形状に成型されて、光半導体素子の動作により生じた熱を効率良く放散できるようにすると共に、光半導体装置の小型化に貢献できるようにしたものである。尚、図1において、図4と同一符合が付されたものは、同一の構成及び機能を有するものである。
【0021】
図1に示す光半導体装置100は、ノートパソコン用スリムコンボOP(光ピックアップ装置の一例)に取り付けられるものである。この光半導体装置100は、OPスライドベース(ベース部の一例)50によって支持された状態で、このOPスライドベース50上にある光ディスク(図示せず)の記録面に光を照射すると共に、この光ディスクからの反射光を受光し、光ディスク再生信号やOPアクチュエータ制御信号を外部装置に出力するようになされている。また、この光半導体装置100は、書込可能な光ディスクの記録面に光を照射して、所定の記録信号を書き込むようにもなされている。
【0022】
図1に示すように、この光半導体装置100は、発光素子と受光素子の両方を所定の間隔をもって備えた光半導体素子1と、この光半導体素子1が設置されるダイパッド部(支持部材の一例)10と、このダイパッド部10の下面側を封止する樹脂パッケージ3と、ダイパッド部10の上面側に設けられて、光半導体素子1を配置するための空洞部を有した枠状のモールド樹脂PKG4と、このモールド樹脂PKG4によって光半導体素子1の上方に配置される光学素子5と、この光学素子5の上面を保護するようにモールド樹脂PKG4上に設けられた光学素子パターン面6とにより構成されている。光学素子パターン面6は、例えばHOEパターンが印刷された透明樹脂である。
【0023】
また、図1において、本発明の外装部材は、樹脂パッケージ3と、モールド樹脂PKG4及び光学素子パターン面6とにより構成されている。さらに、この光半導体装置100の外装部材(パッケージ)両端には、OPスライドベース50に対する取付用の突起部(図示せず)が設けられており、この突起部がOPスライドベース50によって支持される。
【0024】
ところで、図1に示すように、この光半導体装置100では、ダイパッド部10の一部が樹脂パッケージ3から露出し、このダイパッド部10の樹脂パッケージ3から露出した部位10A及び10Bは樹脂パッケージ3内のダイパッド部10に対して直角向きに折り曲がって、OPスライドベース50の内側の面に沿うような形状になされている。そして、このダイパッド部10の折り曲げられた部位10A及び10Bが、OPスライドベース50の内側の面に押し当てられ、半田や接着剤等で固定されている。
【0025】
このため、光半導体装置100は、従来方式の光半導体装置90と比べて、光半導体素子1とOPスライドベース50との間で半田や接着剤等による接合箇所が少なくて済む。例えば、図4に示した光半導体装置90では、熱拡散用金属片98とダイパッド部92との間、及び熱拡散用金属片98とOPスライドベース50との間の2箇所が半田や接着剤等で接合されていた。これに対して、光半導体装置100では、半田や接着剤等による接合箇所は、ダイパッド部とOPスライドベース50との間の1箇所だけである。
【0026】
従って、図1の矢印で示すように、光半導体素子1からの発熱をOPスライドベース50へ効果的に逃がすことができる。もちろん、ダイパッド部10の折り曲げられた部位10A及び10Bの屈曲角度を調節して、これらの部位10A及び10BをOPスライドベース50の内側の面に十分な押圧力を持って密着するようにすれば、半田や接着剤等を省くことも可能である。この場合には、異種接合による熱抵抗や、熱勾配をさらに低減できるので、放熱効果をより一層高めることができる。
【0027】
また、光半導体素子1とOPスライドベース50間の放熱手段(放熱対策)としてダイパッド部10を利用しているので、この光半導体装置100の厚みTを光半導体装置90(図4参照)の厚みT’よりも小さくできる(T<T’)。
【0028】
図2は光半導体素子1の構成例を示す断面図である。図2に示すように、この光半導体素子1は、半導体ウェハ(シリコン)からなるサブマウント11と、このサブマウント11に形成された受光素子12と、サブマウント11上に接合された発光素子13とにより構成されている。受光素子12は発光素子13のレーザ出射位置の反対側に設けられており、受光素子12と発光素子13はサブマウント11上で所定の間隔をもって配置されている。
【0029】
また、図2に示すように、発光素子13のレーザ出射位置側のサブマウント11上には、立ち上げミラー14が形成されている。この立ち上げミラー14は、例えば、45°の斜面が出るようにサブマウント11をエッチング加工して形成されたものである。この立ち上げミラー14の表面は高反射膜(例えば反射率R=99.9%)がコーティングされている。
【0030】
さらに、サブマウント11はダイパッド部10の略中央部に配置されており、サブマウント11とダイパッド部10は例えばAgペーストで接合されている。図2の矢印で示すように、発光素子13で生じた熱は、サブマウント11を通って、ダイパッド部10へ拡散するようになされる。
【0031】
図3はダイパッド部10の構成例を示す平面図である。このダイパッド部10は、銅板等の金属板からなるものであり、例えば横3.5mm×縦1.2mm×厚さ0.3mm程度の大きさを有している。このダイパッド部10は、その左右(X軸方向)の両端から約1.2mmの部分が外装部材から露出されると共に、左右の両端から約1mmのところにある2点鎖線で約90°折り曲げられる。この2点鎖線で折り曲げられた部位10A及び10Bが、OPスライドベース50の内側の面に押し当てられ固定される。
【0032】
前述したように、このダイパッド部10の略中央部に光半導体素子は取り付けられる。また、ダイパッド部10に配置された光半導体素子は、金線等でパッケージ内のインナーリード16に接続される。さらに、このインナーリード16はパッケージ外でアウタリード17となり、このアウターリード17は外部フレキシブルケーブル18等に接続される。
【0033】
ところで、このダイパッド部10には、異形材を用いて効果的な放熱構造を取ることが可能である。即ち、ダイパッド部10の寸法は横3.5mm×縦1.2mm×厚さ0.3mmに限られることはない。また、屈曲成型される部位10A及び10Bのそれぞれの寸法も、横1mm×縦1.2mm×厚さ0.3mmに限られることはない。
【0034】
例えば、図3において、光半導体素子1が取り付けられるダイパッド部10の中央部分の厚みに対して、屈曲成型される部位10A及び10Bの厚みの方が厚くても良い。OPスライドベース50に押し当てられる部位10A及び10Bの厚みが厚いほど、また、これらの部位10A及び10Bの面積が大きいほど、光半導体装置100の放熱効果を高めることができる。
【0035】
また、これらの屈曲成型される部位10A及び10Bは、それぞれが同一の厚さ(0.3mm)、同一の面積(1mm×1.2mm=1.2mm)、同一の屈曲角度(90°)でなくても良い。即ち、屈曲成型される部位10A及び10Bの形状は非対称でも良い。
【0036】
例えば、光半導体素子1がダイパッド部10の中央よりも左側に配置される場合には、屈曲成型される部位10Aを部位10Bより厚みを大きくし、かつ面積を大きくしても良い。光半導体素子1のダイパッド部10上の取付位置に合わせて、OPスライドベース50に押し当てられる部位10Aと部位10Bのそれぞれの放熱効果に差を設けることもできる。
【0037】
この光半導体装置100を製造する方法は、例えば以下の通りである。まず始めに、図3に示したダイパッド部10上の略中央部に光半導体素子を取り付ける。次に、このダイパッド部10に取り付けられた光半導体素子と、インナーリード16とを金線等で接続する。そして、インナーリード16に接続された光半導体素子を図1に示した樹脂パッケージ3と、モールド樹脂PKG4及びHOEパターンが印刷された透明樹脂(光学素子パターン面)6とで封止する。
【0038】
このとき、図1において、モールド樹脂PKG4上部の基準面に光学素子5を位置決めし、光学素子5をモールド樹脂PKG4に接着剤等で固定する。透明樹脂6の光学素子5への取り付けは、光学素子5をモールド樹脂PKG4に固定する前に行っても良いし、固定した後に行っても良い。
【0039】
次に、樹脂パッケージ3から露出したダイパッド部10の一部(10A及び10B)を樹脂パッケージ3内のダイパッド部10に対して約90°折り曲げる。このダイパッド部の折り曲げ加工は、例えばプレス機を用いて行う。これにより、図1に示した光半導体装置100を完成する。
【0040】
尚、この例では、ダイパッド部10の屈曲加工を光半導体素子1を封止した後に実施する場合について説明したが、これに限られることはない。例えば、ダイパッド部10や、インナーリード及びアウタリードを含むリードフレームの形成時に、ダイパッド部10の樹脂パッケージ3から露出する部位10A及び10Bを屈曲加工しても良い。
【0041】
この光半導体装置100の動作例は、例えば以下の通りである。図2において、所定の制御信号を受けて発光素子13から出射した光は、図2のX軸上を進み、サブマウント11に形成された立ち上げミラー14により図2のY軸方向へ90°折り曲げられる。また、発光素子13のレーザ出射位置の反対側に形成された受光素子12は、発光素子13の出力をモニタして、この発光素子13のレーザ出力が一定となるように制御する。
【0042】
図1において、立ち上げミラーにより折り曲がった光はモールド樹脂PKG4上に設置されている光学素子5を通り、OPスライドベース50上に設置してあるコリメータレンズ(図示せず)、対物レンズ(図示せず)を通り光ディスクの記録面(図示せず)に集光される。光ディスクの記録面から反射した戻り光は対物レンズ、コリメータレンズと進み、モールド樹脂PKG4上に設置された光学素子5へ入射する。光学素子5に入射した光は表面に形成された回折格子レンズ等により分割され、この分割光がパッケージ内部に設置されている他の受光素子へ入射して、光ディスク再生信号や、OPアクチュエータ制御に必要な制御信号を外部に出力するようになされている。
【0043】
このように、本発明の実施形態に係る光半導体装置100によれば、発光素子13及び受光素子12からなる光半導体素子1はダイパッド部10に支持された状態で、樹脂パッケージ3と、モールド樹脂PKG4及び透明樹脂6とで封止される。そして、このダイパッド部10の一部は樹脂パッケージ3から露出すると共に、この露出した部位10A及び10Bは該光半導体装置100を支持するOPスライドベース50の内側の面に沿いながら接触するように90°折り曲げられる。
【0044】
従って、光半導体素子1とOPスライドベース50とを銅板からなるダイパッド部10で接続できるので、光半導体素子1の動作により生じる熱をOPスライドベース50へ効率良く拡散させることができる。
【0045】
これにより、光半導体装置100を十分に放熱でき、温度の上昇に伴う光半導体装置100の誤作動や機能不全を阻止できる。また、光半導体素子1とOPスライドベース50間の放熱手段(放熱対策)としてダイパッド部10を利用しているので、熱拡散用金属片98を新たに取り付ける必要がない。これにより、従来方式と比べて、OP構成をより一層コンパクトにすることが可能となる。
【0046】
さらに、光半導体素子1の発熱量に対してダイパッド部10に使用する銅板の板厚と面積を設計変更することによって、このダイパッド部10とOPスライドベース50間の熱抵抗を容易に低減することができる。これは高温環境下での光半導体装置100の使用に対して有効に作用する。
【0047】
尚、この実施形態では、光半導体素子1が光集積素子である場合について説明したが、これに限られることはない。例えば、光半導体素子1は発光素子13だけでも良い。また、光半導体素子1は受光素子12だけでも良い。いずれの場合についても、ダイパッド部10の樹脂パッケージ3から露出した部位10A及び10BがOPスライドベース50と接触するように成型されることで、上述と同様の放熱効果を得ることができ、かつ同様に光半導体装置100をコンパクト化することができる。
【0048】
また、ダイパッド部10の屈曲角度は90°に限られることはない。OPスライドベース50のダイパッド取り付け位置(面)と、ダイパッド部10とがなす角度に合わせて、ダイパッド部10の屈曲角度を設定することができる。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光半導体装置によれば、光半導体素子を支持する支持部材の外装部材から露出した部位は、該光半導体装置を支持する光ピックアップ装置のベース部と接触するように所定形状に成型されて成るものである。
【0050】
この構成によって、光半導体素子と光ピックアップ装置のベース部とを支持部材で接続できるので、光半導体素子の動作により生じる熱を光ピックアップ装置へ効率良く拡散させることができる。
【0051】
従って、光半導体装置は十分に放熱されるので、温度の上昇に伴う光半導体装置の誤作動や機能不全を阻止できる。従来方式と比べて、新たに放熱板を取り付ける必要がなく、光半導体装置の小型化に貢献できる。
【0052】
また、本発明に係る光半導体装置の製造方法によれば、発光素子、又は/及び受光素子からなる光半導体素子を支持部材に取り付けた後に、この支持部材の一部を覆って光半導体素子を外装部材で封止し、その後、支持部材の外装部材から露出した部位と該光半導体装置を支持する光ピックアップ装置のベース部とが接触するように当該部位を所定形状に成型するようになされる。
【0053】
従って、放熱板を設けなくても、光半導体素子の動作により生じる熱を効率良く放散でき、光半導体装置の小型化に貢献できる。
【0054】
この発明は、CDやDVD等の光ディスク用光ピックアップ(オプティカルピックアップ)装置に適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る光半導体装置100の構成例を示す断面図である。
【図2】光半導体素子1の構成例を示す断面図である。
【図3】ダイパッド部10の構成例を示す平面図である。
【図4】従来例に係る光半導体装置90の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・光半導体素子、3・・・樹脂パッケージ、4・・・モールド樹脂PKG、5・・・光学素子、6・・・光学素子パターン面、10・・・ダイパッド部、11・・・サブマウント、12・・・受光素子、13・・・発光素子、14・・・立ち上げミラー、50・・・OPスライドベース、100・・・光半導体装置

Claims (4)

  1. 光ディスクに所定の情報を書き込み、又は/及び該光ディスクに書き込まれた情報を読み込む光ピックアップ装置用の光半導体装置であって、
    発光素子、又は/及び受光素子からなる光半導体素子と、
    前記光半導体素子を支持する支持部材と、
    前記支持部材の一部を覆って、当該支持部材で支持された光半導体素子を封止する外装部材とを備え、
    前記支持部材の外装部材から露出した部位は、該光半導体装置を支持する光ピックアップ装置のベース部と接触するように所定形状に成型されて成ることを特徴とする光半導体装置。
  2. 前記支持部材の外装部材から露出した部位は、当該支持部材の外装部材で覆われた部位に対して所定の角度だけ屈曲されて成ることを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。
  3. 前記角度は90°であることを特徴とする請求項2に記載の光半導体装置。
  4. 光ディスクに所定の情報を書き込み、又は/及び該光ディスクに書き込まれた情報を読み込む光ピックアップ装置用の光半導体装置を製造する方法であって、
    発光素子、又は/及び受光素子からなる光半導体素子を支持部材に取り付ける工程と、
    前記支持部材の一部を覆って、当該支持部材に取り付けられた光半導体素子を外装部材で封止する工程と、
    前記支持部材の外装部材から露出した部位と該光半導体装置を支持する光ピックアップ装置のベース部とが接触するように、当該露出した部位を所定形状に成型する工程とを有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
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JP4913124B2 (ja) * 2006-02-28 2012-04-11 パナソニック株式会社 光ピックアップ装置及び光ディスク装置

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