JP2005136171A - 半導体レーザ装置および光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄型という特長を備えたまま、放熱効率を向上可能なフレームタイプの半導体レーザ装置、およびこの半導体レーザ装置を搭載した光ヘッド装置を提案すること。
【解決手段】 半導体レーザ装置２１、２２において、半導体レーザチップ２１５が搭載された金属フレーム２１１には、半導体レーザチップ２１５を囲むように樹脂部２１８が一体に形成されている。金属フレーム２１１は、樹脂部２１８から両側に突き出たフィン部分２１６と、素子搭載部分２１２ａの裏側の露出部分２１７とを備え、これらの部分から放熱可能である。
【選択図】 図６

Description

本発明は、フレームタイプの半導体レーザ装置、およびこの半導体レーザ装置を備えた光ヘッド装置に関するものである。さらに詳しくは、半導体レーザ装置に対する放熱技術に関するものである。

ＣＤあるいはＤＶＤ等の光記録媒体の記録、再生に用いられる光ヘッド装置では、光源からの出射光を導光系を介して対物レンズに導き、この対物レンズによって導かれた光をディスク状の光記録媒体に収束させる。その際、対物レンズのトラッキング方向、フォーカシング方向の駆動は、レンズ駆動装置によって行われる。また、光記録媒体からの戻り光は、導光系を介して受光素子に導くようになっている。

ここで、光源、対物レンズ、導光系、およびレンズ駆動装置などは、光記録媒体の半径方向に走査される装置フレーム上に搭載されている。

従来、光源としては、半導体レーザチップを金属製の円筒状ケースに収納したステムタイプと言われる半導体レーザ装置が用いられている。

また、板状の金属フレームの上面側に半導体レーザチップが搭載され、かつ、金属フレームの半導体レーザチップが搭載された素子搭載部分を囲むように樹脂部が形成されたフレームタイプと言われる半導体レーザ装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−４３６７２号公報

しかしながら、ステムタイプの半導体レーザ装置は金属製の円筒状ケースで半導体レーザチップが覆われているため放熱性には優れているものの、円筒状ケースの小型化には限界があるため、光ヘッド装置の薄型化が図れないという問題点がある。

一方、フレームタイプの半導体レーザ装置は、半導体レーザチップが搭載された金属フレームの一部のみが樹脂で覆われた構成であるため、光ヘッド装置の薄型化に有利である反面、従来のフレームタイプの半導体レーザ装置では、樹脂部の両側に張り出した金属フレームのフィン部分のみによって放熱を行うので、放熱効率が低い。それ故、例えば、ＤＶＤ記録型のハイパワーレーザ装置などを用いた場合には、発熱が著しいという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、薄型という特長を備えたまま、放熱効率を向上可能なフレームタイプの半導体レーザ装置、およびこの半導体レーザ装置を搭載した光ヘッド装置を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、上面側に半導体レーザチップが搭載された金属フレームと、該金属フレームの上面の前記半導体レーザチップが搭載された素子搭載部分を囲むように当該金属フレームの上面から下面に跨って形成された樹脂部とを有する半導体レーザ装置において、前記金属フレームは、前記素子搭載部分の両側で前記樹脂部の外側まで突き出たフィン部分を有するとともに、前記金属フレームの下面では、前記樹脂部が前記素子搭載部分の裏側を避けるように形成されていることにより、前記素子搭載部分の裏側に当該金属フレームの露出部分が形成されていることを特徴とする。

本発明を適用した半導体レーザ装置は、レーザ装置搭載部材に搭載された状態で光ヘッド装置などに用いられる。この場合、前記半導体レーザ装置は、前記レーザ装置搭載部材の側に前記半導体レーザチップが向き、前記露出部分が前記レーザ装置搭載部材とは反対側に向くように前記レーザ装置搭載部材に搭載されていることが好ましい。このように構成すると、金属フレームの露出部分がレーザ装置搭載部材の側とは反対側に向いているので、金属フレームの露出部分の周囲は開放状態にある。従って、金属フレームの露出部分に接するように放熱部材を配置することが設計面および作業性の面の双方において容易である。

本発明において、前記レーザ装置搭載部材は、金属製であり、前記レーザ装置搭載部材には、該レーザ装置搭載部材および前記金属フレームの前記露出部分の双方に接する放熱部材が搭載されているが好ましい。このように構成すると、半導体レーザチップで発生した熱を放熱部材を介してレーザ装置搭載部材の側へ効率よく逃がすことができる。

本発明において、前記放熱部材は、例えば、金属製の放熱板である。

本発明において、前記レーザ装置搭載部材における前記放熱板の搭載面と、前記金属フレームの前記露出部分とは同一平面上に位置していることが好ましい。このように構成すると、一枚の金属板から打ち抜くだけで放熱板を構成できるという利点がある。

本発明において、前記放熱部材は、前記レーザ装置搭載部材および前記金属フレームの前記露出部分の双方に対して面接触していることが好ましい。このように構成すると、放熱板とレーザ装置搭載部材の接触面積、および放熱板と金属フレームの露出部分の接触面積が広いので、金属フレームの露出部分から放熱板への熱伝達効率が高い。

本発明において、前記金属フレームは、前記樹脂部により前記露出部分と前記フィン部分とが隔絶され、前記フィン部分が接着剤により前記レーザ装置搭載部材に固定されていることが好ましい。このように構成すると、フィン部分を接着剤でレーザ装置搭載部材に固定する際、接着剤が露出部分の側に流出して露出部分を覆ってしまうことがない。それ故、放熱性が損なわれることがない。また、露出部分への放熱部材の接触を接着剤が妨げることがない。

本発明では、レーザチップが搭載された金属フレームからの放熱は、樹脂部の外側に突き出たフィン部分と、金属フレーム下面の樹脂部からの露出部分とで起こるので、放熱面積が広い。しかも、露出部分は、金属フレームの下面のうち、半導体レーザチップの搭載部分の裏側であるため、半導体レーザチップで発生した熱を露出部分から効率よく逃がすことができる。従って、本発明に係るフレームタイプの半導体レーザ装置は、放熱性に優れている。また、フレームタイプの半導体レーザ装置は、ステムタイプの半導体レーザ装置に比較して薄いので、光ヘッド装置の薄型化を図ることができる。

図面を参照して、本発明を適用した光ヘッド装置の一例を説明する。

（全体構成）
図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明を適用した光ヘッド装置を斜め上方から見た斜視図、斜め下方から見た斜視図、および光ヘッド装置に用いた光学モジュールに給電用のフレキシブル基板を接続した状態を斜め上方から見た斜視図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は、図１の光ヘッド装置において光学系を構成する光学モジュールとプリズムと対物レンズを斜め上方から見た斜視図、および斜め下方から見た斜視図である。なお、図１（Ａ）、（Ｂ）では、フレキシブル基板の図示を省略している。

図１および図２に示す光ヘッド装置１は、光記録媒体２（光記録ディスク）としてＤＶＤ系ディスクおよびＣＤ系ディスクに対する情報記録、情報再生を行うために、波長が６５０ｎｍのレーザ光と、波長が７８０ｎｍのレーザ光とを用いる２波長光ヘッド装置である。

本形態の光ヘッド装置１では、詳しくは後述するが、光源としてレーザダイオードを用いた半導体レーザ装置、フォトダイオードなどの受光素子、その他の光学素子が光学モジュール３として一体化されており、この光学モジュール３は、図１（Ｃ）に示すように、その上面にフレキシブル基板４１が取り付けられた状態で金属製あるいは樹脂性の装置フレーム４に搭載されている。装置フレーム４には、光学モジュール３からの出射光Ｌを光記録媒体に向けて反射する立ち上げプリズム４２、および立ち上げプリズム４２により反射したレーザ光を光記録ディスクに収束させる対物レンズ５１を駆動するための対物レンズ駆動機構５も搭載されている。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、対物レンズ駆動機構５は、対物レンズ５１を上面中央に保持しているレンズホルダ５２と、このレンズホルダ５２を複数本のワイヤ５３でトラッキング方向およびフォーカシング方向に移動可能に支持しているホルダ支持部材５４と、装置フレーム４に固定されたヨーク５５とを備えている。また、対物レンズ駆動機構５は、レンズホルダ５２に取り付けられた駆動コイルと、ヨーク５５に取り付けられた駆動マグネットにより構成される磁気駆動回路を備えており、駆動コイルに対する通電を制御することにより、レンズホルダ５２に保持された対物レンズ５１を光記録ディスク２に対してトラッキング方向およびフォーカシング方向に駆動する。

（光ヘッド装置の光学系の説明）
図３は、図１の光ヘッド装置における光学系を示す説明図である
図２（Ｂ）および図３に示すように、光学モジュール３は、波長６５０ｎｍの第１のレーザ光を出射するＤＶＤ用の第１の半導体レーザ装置２１と、波長７８０ｎｍの第２のレーザ光を出射するＣＤ用の第２の半導体レーザ装置２２とを備えている。

また、光学モジュール３は、第１の半導体レーザ装置２１から出射された第１のレーザ光、および第２の半導体レーザ装置２２から出射された第２のレーザ光を、部分反射膜（部分反射面）を備えた光路分離用光学素子である第１および第２のプリズム２３、２４を介して光記録ディスク２に向かう共通光路に導くようになっており、この共通光路上には、λ／４板２５、コリメートレンズ２６がこの順に配置されている。また、光ヘッド装置１においては、この共通光路のコリメートレンズ２６の先に、装置フレーム４に搭載された立ち上げプリズム４２、および対物レンズ５１が光記録ディスク２との間に配置される。

本形態の光ヘッド装置１において、光学モジュール３では、第１の半導体レーザ装置２１は第１のプリズム２３に対向配置され、第２の半導体レーザ装置２２は第２のプリズム２４に対向配置されている。また、第１の半導体レーザ装置２１と第１のプリズム２３との間には、第１の回折素子７１が配置され、第２の半導体レーザ装置２２と第２のプリズム２４との間には、第２の回折素子７２およびλ／２板７９が配置されている。第１の回折素子７１は、第１のレーザ光からトラッキングエラー検出のための３ビームを生成するものであり、第２の回折素子７２は、第２のレーザ光からトラッキングエラー検出のための３ビームを生成するものである。第１および第２の回折素子７１、７２はいずれも、ガラス基板に対して誘電体膜により格子面が形成された平板状である。

また、第１のプリズム２３に対して第２の半導体レーザ装置２２が配置されている側とは反対側には、非点収差発生素子としてのセンサレンズ２７と、センサレンズ２７から出射された戻り光を９０°反射する信号検出用全反射ミラー２８（信号検出用偏向ミラー）と、信号検出用全反射ミラー２８によって導かれた光を受光する信号検出用受光素子９１とが配置されている。センサレンズ２７は、レーザ光の戻り光に対して非点収差を発生させるためのレンズである。

さらに、第２のプリズム２４に対して第２の半導体レーザ装置２２と反対側、すなわち、信号検出用受光素子９１が配置されている側と同一の側には、第１の半導体レーザ装置２１および第２の半導体レーザ装置２２から第１および第２のプリズム２３、２４に向けて出射された光の一部が導かれるモニター用全反射ミラー２９（モニター用偏向ミラー）と、このモニター用全反射ミラー２９によって９０°反射された光を受光するモニター用受光素子９２とが配置されている。

本形態において、第１および第２のプリズム２３、２４は、接着剤により接合された複合プリズム２０として構成され、この複合プリズム２０の入射面および出射面には、λ／４板２５およびλ／２板７９が接着固定されている。

このように構成した光ヘッド装置１において、第１の半導体レーザ装置２１から出射された第１のレーザ光は、一部が第１および第２のプリズム２３、２４の部分反射面を透過して、コリメートレンズ２６を介して対物レンズ５１に向けて出射される。また、第２の半導体レーザ装置２２から出射された第２のレーザ光は、一部がプリズム２４の部分反射面によって反射され、その光軸が９０°折り曲げられてコリメートレンズ２６を介して対物レンズ５１に向けて出射される。

その際、第１の半導体レーザ装置２１から出射された第１のレーザ光の一部、および第２の半導体レーザ装置２２から出射された第２のレーザ光の一部は、モニター光として、第２のプリズム２４およびモニター用全反射ミラー２９を介してモニター用受光素子９２に導かれる。このモニター用受光素子９２でのモニター結果は、第１の半導体レーザ装置２１、および第２の半導体レーザ装置２２にフィードバックされ、各々から出射されるレーザ光の強度が制御される。

一方、光記録ディスク２からの戻り光は、対物レンズ５１、立ち上げプリズム４２を逆に戻り、コリメートレンズ２６、第１および第２のプリズム２４、２３を介してセンサレンズ２７に向けて出射され、このセンサレンズ２７によって非点収差が付与された後、信号検出用全反射ミラー２８によって信号検出用受光素子９１に導かれ、信号検出用受光素子９１で検出される。

この信号検出用受光素子９１で検出される戻り光には、第１の半導体レーザ装置２１から出射された第１のレーザ光が第１の回折素子７１で回折された３ビームと、第２の半導体レーザ装置２２から出射された第２のレーザ光が第２の回折素子７２で回折された３ビームとが含まれ、これらの３ビームのうち、０次光からなるメインビームによって、信号の再生およびフォーカシングエラー信号の検出が行われるとともに、±１次回折光からなるサブビームによって、対物レンズ５１のトラッキングエラー信号の検出が行われる。

（光学モジュールの構成）
図４は、図１の光ヘッド装置に用いた光学モジュールにおいて第１のパッケージから第２のパッケージを取り外した状態を示す斜視図である。図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１の光ヘッド装置に用いた光学モジュールにおいて、第２のパッケージを斜め上方から見た斜視図、第２のパッケージを斜め下方から見た斜視図、および第２のパッケージから金属板を外した状態を斜め下方から見た斜視図である。

本形態では、光ヘッド装置１を構成するにあたって、立上げプリズム４２、対物レンズ５１、および対物レンズ駆動機構５については装置フレーム４に直接、搭載するが、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２、プリズム２３、２４（複合プリズム２０）、λ／４板２５、λ／２板７９、コリメートレンズ２６、センサレンズ２７、信号検出用全反射ミラー２８、モニター用全反射ミラー２９、第１の回折素子７１、第２の回折素子７２、信号検出用受光素子９１、およびモニター用受光素子９２については、図２に示す光学モジュール３として一体化された状態で装置フレーム４に実装されている。また、光学モジュール３では、プリズム２３、２４、λ／４板２５、およびλ／２板７９が複合プリズム２０として一体化した状態で搭載される。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光学モジュール３は、アルミニウムダイキャストや亜鉛ダイキャストなどといった金属製の第１のパッケージ（メインパッケージ）３１と、第２のパッケージ３２（サブパッケージ）を重ねて接合したものであり、第２のパッケージ３２には、信号用受光素子９１およびモニター用受光素子９２が隣接して配置され、それ以外の光学素子が第１のパッケージ３１に配置されている。

図２（Ａ）に示すように、第１のパッケージ３１は、屈曲して枠状になった壁部３１０を有し、図２（Ｂ）に示すように、その下面側に対して、半導体レーザ装置２１、２２、複合プリズム２０、コリメートレンズ２６、センサレンズ２７、第１の回折素子７１、第２の回折素子７２が搭載されている。従って、第１のパッケージ３１に第２のパッケージ３２を搭載した状態でも、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２からコリメートレンズ２６に至る光路部分には、そこに配置された光学素子を下方に露出させる開口３１１が形成されている状態となる。このため、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２、複合プリズム２０（プリズム２３、２４、λ／４板２５、およびλ／２板７９）、コリメートレンズ２６、センサレンズ２７、第１の回折素子７１、および第２の回折素子７２は、第１のパッケージ３１の開口３１１から露出した状態にある。

これに対して、図２（Ａ）、（Ｂ）および図４に示すように、第１のパッケージ３１の壁部３１０の上面側には、信号検出用全反射ミラー２８、およびモニター用全反射ミラー２９が隣接して取り付けられ、これらのミラー２８、２９を覆うように第２のパッケージ３２が第１のパッケージ３１に被さるように搭載されている。従って、第２のパッケージ３２は、第１のパッケージ３１の壁部３１０の上面側に搭載されている一方、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２、複合プリズム２０、コリメートレンズ２６、センサレンズ２７、第１の回折素子７１、および第２の回折素子７２は、第２のパッケージ３２とは反対に、第１のパッケージ３１の壁部３１０の下面側に搭載された状態にある。

図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第２のパッケージ３２は、配線基板３２１（受光素子実装用基板）と、この配線基板３２１に接続されたフレキシブル基板４１を間に挟むように配線基板３２１に重ねられた金属板３２２とから構成され、配線基板３２１には、信号検出用受光素子９１とモニター用受光素子９２が隣接する位置に実装されている。配線基板３２１は、信号検出用受光素子９１およびモニター用受光素子９２の搭載面を金属板３２２に向けており、金属板３２２には、信号検出用受光素子９１およびモニター用受光素子９２を露出させる開口３２３が形成されている。従って、この開口３２３を信号検出用全反射ミラー２８、およびモニター用全反射ミラー２９に向けるように、第２のパッケージ３２は、第１のパッケージ３１の上面側に重ねて配置される。また、図５（Ｃ）に示すように、信号検出用受光素子９１およびモニター用受光素子９２は、配線基板３２１に搭載された状態で、成形あるいは注型された透明樹脂３２４によって覆われているので、配線基板３２１を金属板３２２に重ねても、金属板３２２から絶縁された状態となる。

（半導体レーザ装置の構成）
図６（Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した半導体レーザ装置２１、２２を斜め上方から見た斜視図、および発光素子を斜め下方から見た斜視図である。なお、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２は、同一の構成を有しているので、以下の説明では、それらをまとめて説明する。

本形態では、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２として、厚さ０．２５〜０．６ｍｍの熱伝導率の良い銅または銅合金などといった横長の平板状の金属フレーム２１１の上面２１２にサブマウント基板２１４、および半導体レーザチップ２１５がこの順に実装されたフレームタイプの半導体レーザ装置が用いられ、これらの半導体レーザ装置２１、２２では、金属フレーム２１１に実装された半導体レーザチップ２１５を枠状の樹脂部２１８で囲んで保護している。

第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２において、金属フレーム２１１の上面２１２の中央部分が素子搭載部分２１２ａであり、この素子搭載部分２１２ａが樹脂部２１８によって囲まれている。また、金属フレーム２１１における素子搭載部分２１２ａの両側は、樹脂部２１８から外側に突き出たフィン部分２１６になっている。

樹脂部２１８は、金属フレーム２１１における上面２１２と下面２１３に跨るように、インサート成形などにより金属フレーム２１１と一体に形成される。また、樹脂部２１８は、金属フレーム２１１における上面２１２の側が素子搭載部分２１２ａの周囲に枠状に形成され、サブマウント基板２１４およびその上に実装される半導体レーザチップ２１５を囲む枠部２１９ａとなっている。また、枠部２１９ａは、半導体レーザチップ２１５の出射面２１５ａに対向する部分が凹んでおり、半導体レーザチップ２１５の出射光を通過させる凹部２１９ｃとなっている。

これに対して、金属フレーム２１１の下面２１３の側において、樹脂部２１８は、素子搭載部分２１２ａの裏側を避けてコの字形状になっている。このため、金属フレーム２１１の下面２１３において、樹脂部２１８には、その一部が切り欠かれて切り欠き部分２１９ｄを備えた構造になっている。それ故、金属フレーム２１１は、その下面２１３に、素子搭載部分２１２ａの裏側で露出する露出部分２１７を備え、この露出部分２１７とフィン部分２１６は、樹脂部２１８によって隔絶されている。

ここで、樹脂部２１８は、半導体レーザチップ２１５やサブマウント基板２１４を金属フレーム２１１に搭載する前に、インサート成形などにより金属フレーム２１１と一体に形成される。また、半導体レーザチップ２１５とサブマウント基板２１４を固定するのに用いられる融着材、サブマウント基板２１４を金属フレーム２１１に固定するのに用いられる融着材としては、Ａｕ−Ｓｎ、Ｐｂ−Ｓｎ等の半田材やＡｇペーストが用いられる。これらの融着材は、融点が高く、例えば、Ａｕ−Ｓｎの融点は２８０℃である。このため、半導体レーザチップ２１５を搭載したサブマウント２１４を金属フレーム２１１上に搭載する際、融着材を溶融させるために加熱しても樹脂部２１８が変形することのないように、樹脂部２１８を形成する樹脂材料としては、荷重たわみ温度が３００℃を超える液晶ポリマーやエポキシ樹脂などが用いられている。

（半導体レーザ装置の搭載構造）
図７（Ａ）、（Ｂ）は、図６に示す第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２を第１のパッケージ３１に搭載した状態を斜め下方から見た斜視図およびその一部を抜き出して示す拡大斜視図である。

図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２は、半導体レーザチップ２１５が第１のパッケージ３１の方に向くように、フィン部分２１６の上面がＵＶ硬化性の接着剤５５０により第１のパッケージ３１のレーザ装置搭載部３１３、３２３に固定される。このため、露出部分２１７は、第１のパッケージ３１のレーザ装置実装面とは反対側に向いており、露出部分２１７の上方は開放状態にある。

そこで、本形態では、第１のパッケージ３１には、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２の金属フレーム２１１の下面２１３のうち、露出部分２１７に被さるようにして面接触する放熱板５６、５７が搭載される。

放熱板５６、５７は、熱伝導率の高い金属板から形成され、半導体レーザ装置２１、２２の金属フレーム２１１の露出部分２１７に面接触する第１の当接板部５８と、第１のパッケージ３１の側に面接触する第２の当接板部５９とを備えている。なお、放熱板５６、５７については、熱伝導率が高ければ、金属以外の素材を用いても構わない。

第１のパッケージ３１において、放熱板５６、５７の第２の当接板部５９が搭載される放熱板搭載面３１２、３２３は、第１および第２の回折素子７１、７２を搭載する溝状凹部の近傍に形成されている。また、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２の金属フレーム２１６の露出部分２１７は、放熱板搭載面３１２、３２２の近傍に位置している。しかも、本形態では、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２を第１のパッケージ３１に搭載した状態において、金属フレーム２１６の露出部分２１７と放熱板搭載面３１２、３２２とは同一平面上に位置する。このため、放熱板５６、５７の第２の当接板部５９が放熱板搭載面３１２、３２２に被さるように第１および第２の放熱板５６、５７を第１のパッケージ３１に搭載するだけで、第１および第２の放熱板５６、５７の第１の当接板部５８は、露出部分２１７に面接触した状態となる。

（本形態の主な効果）
図８は、本発明を適用した第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２を光ヘッド装置１に搭載した状態での点灯時間経過と温度との関係をステムタイプの半導体レーザ装置を用いた場合と比較して示すグラフである。

本形態では、光源としてフレームタイプの半導体レーザ装置２１、２２を用いたため、ステムタイプの半導体レーザ装置に比べ、光ヘッド装置１の薄型化を図ることができる。

また、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２において、金属フレーム２１１は、その下面２１３の側に、樹脂部２１８からの露出部分２１７を備えている。このため、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２では、フィン部分２１６での熱輻射並びに熱伝導と、露出部分２１７での熱輻射並びに熱伝導で放熱することができる。しかも、露出部分２１７は、金属フレーム２１１における素子搭載部分２１２ａの裏側に位置しているため、半導体レーザチップ２１５で発生した熱を効果的に逃がすことができる。従って、半導体レーザチップ２１５としてＤＶＤ記録型のハイパワータイプのものを用いた場合にも十分な放熱効果が得られる。

また、本形態の光ヘッド装置１においては、第１のパッケージ３１と半導体レーザチップ２１５とが対向し、露出部分２１７が外側を向くように半導体レーザ装置２１、２２が搭載されるので、露出部分２１７に当接するように放熱板５６、５７を配置することが設計面でも作業性の面でも容易である。また、放熱板５６、５７は、半導体レーザ装置２１、２２を第１のパッケージ３１に搭載した後に取り付けるので、フィン部分２１６をレーザ装置搭載部３１３、３２３に接着剤５５０で固定した後、放熱板５６、５７を確実に露出部分２１７に当接させることができる。

さらに、第１のパッケージ３１を金属で形成し、この第１のパッケージ３１、および露出部分２１７の双方に対して、放熱板５６、５７を面接触させたので、接触面積が広い。従って、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２から発生した熱を放熱板５６、５７を通して第１のパッケージ３１側へ効率よく逃がすことができる。

それ故、光ヘッド装置１において、本発明を適用した半導体レーザ装置２１、２２を搭載した状態での点灯時間経過と温度との関係を図８に実線Ｌ１で示し、ステムタイプの半導体レーザ装置を用いた場合を図８に点線Ｌ２で示すように、本発明を適用した半導体レーザ装置２１、２２は、フレームタイプの半導体レーザ装置であるにもかかわらず、ステムタイプの半導体レーザ装置と同様、温度上昇が小さい。

さらにまた、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２を第１のパッケージ３１に搭載した状態において、金属フレーム２１１の露出部分２１７と放熱板搭載面３１２、３２２とは同一平面上に位置するため、放熱板５６、５７の第２の当接板部５９が放熱板搭載面３１２、３２２に被さるように第１および第２の放熱板５６、５７を第１のパッケージ３１に搭載するだけで、第１および第２の放熱板５６、５７の第１の当接板部５８は、露出部分２１７に面接触した状態となる。それ故、平板を単に打ち抜くだけで製造した放熱板５６、５７によって、効果的な放熱を行うことができる。

また、金属フレーム２１１では、樹脂部２１８により露出部分２１７とフィン部分２１６の側が隔絶されているため、フィン部分２１６を第１のパッケージ３１に接着剤５５０で固定する際、フィン部分２１６に塗布した接着剤が露出部分２１７の方に流出することがない。それ故、露出部分２１７と放熱板５６、５７との接触を接着剤が妨げることがない。

（その他の実施の形態）
上記の実施の形態では、第１および第２の半導体レーザ装置２１、２２は、レーザチップ２１５が個別にパッケージ化されたものを用いているが、１つの発光素子から波長の異なるレーザ光を出射する２波長発光素子を用いた光ヘッド装置に本発明を適用してもよい。この場合、第１および第２の回折格子７１、７２の代わりに、波長選択性回折格子を用いることにより、光学モジュール３に搭載される部品を減らすことができるので、光学モジュール３の小型化をさらに図ることが可能である。

以上説明したように、本発明の半導体レーザ装置では、レーザチップが搭載された金属フレームからの放熱が、樹脂部の外側に突き出たフィン部分と、金属フレーム下面の樹脂部からの露出部分とで起こるので、放熱面積が広い。しかも、露出部分は、金属フレームの下面のうち、半導体レーザチップの搭載部分の裏側であるため、半導体レーザチップで発生した熱を露出部分から効率よく逃がすことができる。従って、本発明に係るフレームタイプの半導体レーザ装置は、放熱性に優れている。また、フレームタイプの半導体レーザ装置は、ステムタイプの半導体レーザ装置に比較して薄いので、光ヘッド装置の薄型化を図ることができる。

（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明を適用した光ヘッド装置を斜め上方から見た斜視図、斜め下方から見た斜視図、および光ヘッド装置に用いた光学モジュールに給電用のフレキシブル基板を接続した状態を斜め上方から見た斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、図１の光ヘッド装置において光学系を構成する光学モジュールとプリズムと対物レンズを斜め上方から見た斜視図、および斜め下方から見た斜視図である。 図１の光ヘッド装置における光学系を示す説明図である 図１の光ヘッド装置に用いた光学モジュールにおいて、第１のパッケージから第２のパッケージを取り外した状態を示す斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図１の光ヘッド装置に用いた光学モジュールにおいて、第２のパッケージを斜め上方から見た斜視図、第２のパッケージを斜め下方から見た斜視図、および第２のパッケージから金属板を外した状態を斜め下方から見た斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した半導体レーザ装置を斜め下方から見た斜視図、および半導体レーザ装置を斜め上方から見た斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明を適用した半導体レーザ装置を第１のパッケージに搭載した状態を斜め下方から見た斜視図、およびその一部を抜き出して示す拡大図である。 本発明を適用した半導体レーザ装置を光ヘッド装置に搭載した状態での点灯時間経過と温度との関係をステムタイプの半導体レーザ装置を用いた場合と比較して示すグラフである。

符号の説明

１ 光ヘッド装置
２ 光記録ディスク
３ 光学モジュール
４ 装置フレーム
５ 対物レンズ駆動機構
２０ 複合プリズム
２１ 第１の半導体レーザ装置
２２ 第２の半導体レーザ装置
２３ 第１のプリズム
２４ 第２のプリズム
２７ コリメートレンズ
２８ 信号検出用全反射ミラー（信号検出用偏向ミラー）
２９ モニター用全反射ミラー（モニター用偏向ミラー）
３１ 第１のパッケージ（レーザ装置搭載部材）
３２ 第２のパッケージ
４１ フレキシブル基板
４２ 立ち上げプリズム
５１ 対物レンズ
５６、５７ 放熱板
７１ 第１の回折素子
７２ 第２の回折素子
９１ 信号検出用受光素子
９２ モニター用受光素子
２１１ 金属フレーム
２１２ 上面
２１２ａ 素子搭載部分
２１３ 下面
２１４ サブマウント
２１５ 半導体レーザチップ
２１６ フィン部分
２１７ 露出部分
２１８ 樹脂部
２１９ａ 枠部
２１９ｄ 切り欠き部
３１２、３２２ 放熱板搭載面
３１３、３２３ レーザ装置搭載部

Claims (7)

1. 上面側に半導体レーザチップが搭載された金属フレームと、該金属フレームの上面の前記半導体レーザチップが搭載された素子搭載部分を囲むように当該金属フレームの上面から下面に跨って形成された樹脂部とを有する半導体レーザ装置において、
   前記金属フレームは、前記素子搭載部分の両側で前記樹脂部の外側まで突き出たフィン部分を有するとともに、
   前記金属フレームの下面では、前記樹脂部が前記素子搭載部分の裏側を避けるように形成されていることにより、前記素子搭載部分の裏側に当該金属フレームの露出部分が形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 請求項１に記載の半導体レーザ装置がレーザ装置搭載部材に搭載された光ヘッド装置であって、
   前記半導体レーザ装置は、前記レーザ装置搭載部材の側に前記半導体レーザチップが向き、前記露出部分が前記レーザ装置搭載部材とは反対側に向くように前記レーザ装置搭載部材に搭載されていることを特徴とする光ヘッド装置。
3. 請求項２において、前記レーザ装置搭載部材は、金属製であり、
   前記レーザ装置搭載部材には、該レーザ装置搭載部材および前記金属フレームの前記露出部分の双方に接する放熱部材が搭載されていることを特徴とする光ヘッド装置。
4. 請求項３において、前記放熱部材は、金属製の放熱板であることを特徴とする光ヘッド装置。
5. 請求項４において、前記レーザ装置搭載部材における前記放熱板の搭載面と、前記金属フレームの前記露出部分とは同一平面上に位置していることを特徴とする光ヘッド装置。
6. 請求項３ないし５のいずれかにおいて、前記放熱部材は、前記レーザ装置搭載部材および前記金属フレームの前記露出部分の双方に対して面接触していることを特徴とする光ヘッド装置。
7. 請求項２ないし６のいずれかにおいて、前記金属フレームは、前記樹脂部により前記露出部分と前記フィン部分とが隔絶され、前記フィン部分が接着剤により前記レーザ装置搭載部材に固定されていることを特徴とする光ヘッド装置。

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