JP2005026716A - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 キャンタイプと互換性の有るリードフレームタイプのレーザ装置を提供する。
【解決手段】 リードフレームの先端部分に、半導体レーザ素子と、このレーザ素子を保護する樹脂枠を備え、前記樹脂枠は、円弧状面を有するつば状部分とこのつば状部の前方に位置する先端部分とを備え、前記先端部分の両側に前記リードフレームの一部を翼状部として突出させたことを特徴とするレーザ装置。前記翼状部を前記つば状部分よりも内側に配置し、あるいは、前記翼状部の後部を前記つば状部分に埋設することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リードフレームに半導体レーザ素子を配置したレーザ装置に関わり、特に、キャンタイプのレーザ装置と互換性を持たせたリードフレームタイプのレーザ装置に関する。

レーザ装置は、通信用の光源の他に、ＣＤＲＯＭ，ＤＶＤなどの光学的記録再生装置のピックアップ用光源としても利用されている。この様なレーザ装置としては、従来より気密性に優れたキャンタイプのレーザが多用されているが、キャンタイプのレーザは一般的に組立て作業性が悪いという欠点を有していた。

上記の欠点を解消するため、本願出願人は、例えば、特許文献１に開示のように、リードフレームにレーザ素子保護用の樹脂枠を形成した上で、リードフレーム上にフォトダイオード、レーザ素子を配置したリードフレームタイプのレーザ装置を開発し、実用化している。
特開平６−５３６０３号公報

しかしながら、従来のリードフレームタイプのレーザ装置は、キャンタイプのレーザ装置との形状が全く相違するので、両者の互換性がなく、適合可能な取り付け対象物（ピックアップ等）が限定されて汎用性に欠けるという問題が有った。また、樹脂枠から突出させたリードフレームの一部（翼状部分）をレーザ装置の位置決め基準として利用していたが、キャンタイプとの互換性を図るには、このリードフレームを利用した位置決めを適用することができない場合が生じうるため、新たな位置決め基準を採用する必要が生じた。

そこで本発明は、キャンタイプと互換性の有るリードフレームタイプのレーザ装置を提供することを課題の1つとする。また、位置決めを行なう際の精度を高めることを課題とする。また、レーザ装置の組立作業性を高めることを課題の１つとする。

本発明のレーザ装置は、請求項１に記載のように、リードフレームの先端部分に、半導体レーザ素子と、このレーザ素子を保護する樹脂枠を備え、前記樹脂枠は、円弧状面を有するつば状部分とこのつば状部の前方に位置する先端部分とを備え、前記先端部分の両側に前記リードフレームの一部を翼状部として突出させたことを特徴とする。

前記翼状部を前記つば状部分よりも内側に配置し、あるいは、前記翼状部の後部を前記つば状部分に埋設することができる。

本発明によれば、キャンタイプレーザとフレームタイプレーザの両方との互換性を図ることができ、使い勝手を向上させることができる。翼状部を位置決め基準として利用することができる。熱を効果的に放熱させることができる。

以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。まず、本発明の第1の実施形態について、図1〜５を参照して説明する。図１〜４に示すように、レーザ装置１は、金属製、例えばメッキ処理された銅製のリードフレーム２の先端に樹脂枠３を一体的に形成している。

リードフレーム２は、図2に示すように、複数のリードで構成され、素子配置用のリード２ａとその両脇に配置された配線用のリード２ｂ，２ｃとを有している。素子配置用リード２ａは、その先端に幅広の素子配置領域２ｄを一体に形成している。そしてこの領域２ｄの先端部分に受光素子を兼ねるようにフォトダイーオドを一体的に形成したシリコン製のサブマウント４を配置し、このサブマウント４の上面先端部分に半導体レーザ素子５を配置している。

半導体レーザ素子５は、図２や図３に示すように、リードフレーム２の長手方向と同方向に光軸Ａを設定している。半導体レーザ素子５、サブマウント４、前記各リード２ａ〜２ｃの間は、ワイヤボンド線（図示せず）にて選択的に接続される。前記各リード２ａ〜２ｃは、組立て途中にはタイバー部分にて連結されているが、製造工程の最終部分にて個々に切り離される。タイバー部分にて切り離されたリードは、樹脂枠３によって一体的に保持される。

樹脂枠３は、前記リード２ａ〜２ｃの先端部分を束ねる働きの他に、前記半導体レーザ素子５を保護する役割と、半導体レーザ素子５の光軸を規定する際の位置決め基準を与える役割を持っている。樹脂枠３は、円筒状キャンタイプのレーザ装置との形状互換を図るために、直径が３ｍｍ、長さが４ｍｍ程度の円柱を基本構造とし、この円柱の一部を切り欠いたような外観形状をしている。そして、この円柱の中心軸は、レーザ素子５の光軸Ａと同方向となるように、この例では図4に示すように、円柱の中心軸とレーザ素子５の光軸が一致するように設定され、それに対応するようにリードフレーム２に対する樹脂枠３やレーザ素子５の装着が行われている。

この樹脂枠３は、図5に模式的に示すように、リードフレーム２を挟むように上下に配置した型６（第1の型６ａと第２の型６ｂの間の空間）の中に樹脂を封入するトランスファー成形、射出成形等によって形成することができる。樹脂枠３の左右（Ｘ軸）方向には、円柱の円弧側面を光軸Ａと平行に切り欠いた形状の側面７が形成され、この側面７が光軸Ａと直交する方向（Ｘ軸方向）の位置決め基準としても利用される。型６は、2つの型６ａ，６ｂによって代表的に現しているが、これに限るものではなく、２つ以上の型を用いても良い。

この側面７には、型６の接合部分（パーテーション部）８が位置しており、この接合部分８を境界にして上下方向に２つの平坦面７ａ，７ｂが形成されている。レーザ装置１を取り付ける対象物（例えば光ピックアップ等）の取付側基準として、平坦面が用意されている場合においては、前記側面７が取付側基準面に当接される。この時、一方の平坦面７ａ，７ｂが優先的に当接するように、上と下の平坦面７ａ，７ｂとで左右（Ｘ軸）方向に所定距離の段差９が形成されている。上下の型６ａ，６ｂは、この段差９が形成されるように予め設計が行われている。この例では、リードフレーム２の下に位置する平坦面７ｂを基準面として利用するので、下側の平坦面７ｂが上側の平坦面７ａよりも外側に突出するように上下の平坦面７ａ，７ｂ間に所定の段差９を設定している。この段差９は、上下の型６ａ，６ｂの位置ずれが生じた場合においても、一方の側の平坦面、この例では下側の平坦面７ｂが常に優先して取付側基準面に当たるように、前記段差９の寸法を設定している。この例では、段差寸法を０．０５ｍｍ程度に設定している。

また、取付対象が円柱状のくぼみの形態で用意されている場合は、前記側面７に接合部８が位置しているので、上下の型６ａ、６ｂに若干のずれが生じても、側面７と円柱の仮想円弧面との間の空間がこの型ずれを吸収する空間として機能するので、樹脂枠３を前記円柱状くぼみに配置する際の作業性を高めることができる。

上記のような型６の接合部分８を境界とした段差は、樹脂枠３の先端面１０にも形成している。すなわち、このレーザ装置１は、樹脂枠３の先端面１０も基準面として利用するため、側面７を基準面とする場合と同様に、接合部分８の上と下の平坦面１０ａ，１０ｂとで所定距離の段差１１が形成されるように型６の形状を設計している。この例では、リードフレーム２の下に位置する平坦面１０ｂを光軸（Ｚ軸）方向の基準面として利用するので、下側の平坦面１０ｂが上側の平坦面１０ａより突出するように、上下の平坦面間に前後（Ｚ軸）方向の段差１１を設定している。この段差１１は、上下の型の位置ずれが生じた場合においても、一方の側の平坦面、この例では下側の平坦面１０ｂが常に優先して取付側基準面に当たるように、前記段差寸法が設定され、この例では、上記寸法と同じく０．０５ｍｍ程度に設定している。

上記のように、接合部分８を境界線として隣接する2つの面の一方の面を基準面として利用する場合、面積の広い方の面を基準面として選択することが、基準のズレを抑えることができる点で好ましい。しかしながら、基準面が広いことによる不都合（例えば、面積を広くすると取付精度が悪くなるケース）がある場合は、狭い面積の面を基準面として採用し、この面が優先的に当たるようにすることもできる。

樹脂枠３の下面も、円柱の一部をその軸と平行な方向に切り欠いた形状とすることにより、下面平坦面１２としている。また、必要に応じて、樹脂枠３の上面にも、円柱の一部をその軸と平行な方向に切り欠いた形状とすることにより、上面平坦面１３を形成することができる。下側の平坦面１２は、レーザ素子５の下側の平坦面１２は、レーザ素子５の光軸Ａと直交するもう1つの方向であるＹ軸方向の位置決め基準としての利用を目的に形成しているととも、チップボンドやワイヤボンドを行なう際の安定性を高める目的でも形成している。樹脂枠３には、上記のように、左右上下に平坦面を形成しているが、図４に示すように、円柱の基本型状を利用した位置決めに対応するための複数の円弧面１４を、各平坦面の間に位置するように配置している。円弧面１４は、９０°程度の角度間隔をもって配置しているが、それ以外の角度間隔（例えば１８０°、１２０°程度）をもって配置することもできる。

樹脂枠３の上部前半部分には、素子配置用の空間１５が形成されている。この空間１５は、リード２ａの素子配置領域２ｄとリード２ｂ，２ｃの先端部を露出させるように形成されている。空間１５の周囲には、その左右と後方を囲むように若干傾斜させた面を備える保護用の突堤１６を配置している。樹脂枠３は、銀ペーストなどの接着剤の熱硬化の際にも変形することがなく、通常の使用状態での放熱性も良い部材が用いられ、例えばポリフェニレンサルファイドポリマー（ＰＰＳ）や液晶ポリマ−等の樹脂を材料として用いるのが好ましい。そして、この樹脂を黒色系に着色して用いるのが、外乱光による影響を抑える上で好ましい。

上記構成のレーザ装置１は、以下の手順で組み立てられる。まず、所望の形状に加工されたリードフレーム２を用意する。このリードフレーム２には、レーザ装置の複数個分のリードが一体に保持されている。このリードフレーム２にトランスファー成形などの樹脂成形を行なうことにより、樹脂枠３を一体成形する。次に、リード２ａの素子配置領域２ｄの所定位置にサブマウント４を銀ペーストなどの導電性接着剤で接着し、熱硬化させて固定する。次に、レーザ素子５をサブマウント４の所定位置に銀ペーストなどの導電性接着剤で接着し、熱硬化させて固定する。これらのチップボンド作業の次に、レーザ素子５、サブマウント４内の受光素子、リードフレーム２の所定端子部に金ワイヤなどを用いてワイヤボンド配線を施す。このワイヤボンド作業時やチップボンド時、円柱を基本構造とする樹脂枠３の下面をリードフレーム２（リード２ａの素子配置領域２ｄ）と平行な平坦面１２としているので、上記ワイヤボンドを行なう際の安定性を高めることができる。ワイヤボンドが終了すると、素子の特性検査が行なわれた後、タイバー部分を切り離して個々のレーザ装置１とされる。

このレーザ装置１を、キャンタイプレーザ装置の代用品として用いる場合は、前記樹脂枠３の円弧状面１４を取付対象物に用意された円柱状くぼみの円筒面に当接させてＸＹ軸方向の位置決めを行ない、前面先端面１０の下平坦面１０ｂを取り付け基準用の平坦面に当接させることによりＺ軸方向の位置決めを行なうことができる。

また、互いに直交するＸＹＺ軸方向の各基準面が平坦面で用意されている場合は、側面７の下平坦面７ｂでＸ軸方向、下面平坦面１２でＹ軸方向、先端面１０の下平坦面１０ｂでＺ軸方向の位置決めを行なうことができる。よって、フレームタイプのレーザ装置でありながら、キャンタイプのレーザ装置との互換性を図ることもできる。

次に、図6〜９を参照して、本発明の第２の実施例を説明する。第1の実施例との相違点は、キャンタイプのレーザ装置との互換性に加えて、従前のフレームタイプのレーザ装置との互換性も備えている点である。この第2の実施例について、第1の実施例と共通の部分は同一を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。

まず、樹脂枠３は、その基部にキャンタイプのステム部分に相当する直径が４ｍｍ程度のつば状の部分２０を形成している。このつば状部分２０には、Ｘ軸方向の位置決め基準面として利用される左右の側面２１が円弧面１４とともに形成されている。この側面２１の内、接合部分８を境界とした上下の平坦面２１ａ、２１ｂの一方の面、この例では外側に突出した下平坦面２１ｂをＸ軸方向の位置決め基準面としている。樹脂枠３のつば状部２０及びそれとつながった先端部分２２の下面２３は、Ｙ軸方向の位置決め基準としている。先端部分２２は、つば状部分２０の基礎となる円柱の円弧面を殆ど含まない様に切り欠かかれた外観形状で、ＸＹ面に沿った断面が方形状となっている。この先端部分２２の先端面２３の内、接合部分８を境界とした上下の平坦面２３ａ，２３ｂの一方の面、この例では下側の平坦面２３ｂをＺ軸方向の位置決め基準面としている。Ｚ軸方向の位置決め基準として、キャンタイプのレーザの場合と同様に、つば状部分２０の前面を用いることもできる。

前記先端部分２２の左右両側には、リードフレーム２の素子配置領域２ｄと一体的に形成した一対の翼部分２ｅ，２ｅが樹脂枠３から側方に突出して配置されている。この翼部分２ｅは、レーザ装置１の光軸Ａを中心とした回転を可能とするために、つば状部２０よりも側方にはみ出さないように形成されている。この翼部分２ｅの前面はＺ軸方向の位置決め基準として、側面はＸ軸方向の位置決め基準として、上下の一方の面はＹ軸方向の位置決め基準として利用可能としている。例えば、ピックアップなどの取付対象に、予め翼部分に対応する切り込みが形成されている場合においては、その切り込みに翼部分２ｅを挿入することによって、位置決めを一括して行なうことができる。尚、上記の翼部分２ｅは、レーザ素子５で発生した熱を効率的に外部に放熱する放熱板としても機能する。

この実施例に記載のレーザ装置１は、上記のように、円柱の一部を切り欠いた形状のつば状部分２０を備えるので、このつば状部分２０によってキャンタイプレーザとの互換性を持たせることができる。また、リードフレーム２の翼状部分２ｅを樹脂枠３の先端部分２２から突出して配置しているので、この翼部分２ｅを基準とした位置決めを行なうことができ、従来の翼付フレームタイプレーザとの互換性も持たせることができる。

上記各実施例記載のレーザ装置１は、上述のように、リードフレーム２の先端にレーザ素子保護用の樹脂枠３を備え、樹脂枠の空間１５にサブマウント４を配置した上でレーザ素子５を配置し、その後ワイヤボンドを施すことができる構造であるので、キャンタイプレーザに比べて組立作業性を良くすることができる。特に、リードフレーム２を挟み込むように樹脂を成形する際の型の位置ずれを考慮し、基準面とすべき面が常に優先的に対象基準面に当たるように、接合部分８に所定の段差９，１１を形成しているので、位置決めを正確に行なうことができる。

通信用の光源の他に、ＣＤＲＯＭ，ＤＶＤなどの光学的記録再生装置のピックアップ用光源としても利用可能である。

本発明の第１実施例の斜視図である。 同実施例の上面図である。 同実施例の側面図である。 同実施例の正面図である。 同実施例の樹脂成形の工程を示す断面図である。 本発明の第２実施例の斜視図である。 同実施例の上面図である。 同実施例の側面図である。 同実施例の正面図である。

符号の説明

１ レーザ装置
２ リードフレーム
３ 樹脂枠
４ サブマウント
５ 半導体レーザ素子
６ 型
７ 側面
８ 接合部分
９ 段差
１０ 先端面
１１ 段差
１４ 円弧面
２０ つば状部
２２ 先端部分

Claims (3)

1. リードフレームの先端部分に、半導体レーザ素子と、このレーザ素子を保護する樹脂枠を備え、前記樹脂枠は、円弧状面を有するつば状部分とこのつば状部の前方に位置する先端部分とを備え、前記先端部分の両側に前記リードフレームの一部を翼状部として突出させたことを特徴とするレーザ装置。
2. 前記翼状部を前記つば状部分よりも内側に配置したことを特徴とする請求項1記載のレーザ装置。
3. 前記翼状部の後部を前記つば状部分に埋設したことを特徴とする請求項1あるいは２記載のレーザ装置。

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