JP2005216464A - 光ピックアップ装置および光ピックアップ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザチップを高精度に位置決めして取付部に取り付けることができる光ピックアップ装置および光ピックアップ装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】この光ピックアップ装置１は、光ディスクへレーザ光Ｌ１を照射するとともに、光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップ装置である。光ピックアップ装置１は、レーザ光Ｌ１を発する第１レーザチップ４１ａと、第１レーザチップ４１ａが取り付けられるレーザチップ固定部３２１とを備えている。そして、レーザチップ固定部３２１は、第１レーザチップ４１ａの取付位置に貫通孔３２３を有し、第１レーザチップ４１ａは、貫通孔３２３に充填された熱導電性物質Ｑを介して、レーザチップ固定部３２１に対して接着されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ピックアップ装置および光ピックアップ装置の製造方法に関するものである。

近年、光ピックアップ装置の発光素子（レーザダイオード）、基台（サブマウント）、光学系等が取付基板に放熱性がよく設置され、またこれらが精度よく位置決めされたレーザモジュールが知られている（例えば、特許文献１）。
このレーザモジュールは、発光素子がはんだを用いて取付基板に取り付けられている。

このようなレーザモジュールでは、樹脂接着剤を用いて接着される光学系よりも先に、筐体に取り付ける必要がある。これは、発光素子を半田付けする際に発生する熱（約１５０℃）が、樹脂接着剤や光学部品の耐熱温度（約７０℃）よりも大きな熱量として取付基板上を伝熱し、樹脂接着剤や光学部品に影響が及ぶのを防止するためである。

しかしながら、前述したように光学系よりも先に発光素子（サブマウント）を取付基板に取り付けると、光学系に対する発光素子の位置決め（位置調整）を行なうことが困難となり、発光素子から発せられるレーザ光の光軸のズレが生じる問題があった。

また、発光素子を取付基板に取り付けた際、その取付精度（位置決め精度）が低い状態で、発光素子が取り付けられるという問題があった。

さらに上述のレーザモジュールはステムとキャップによりパッケージされており、光ピックアップに用いようとする場合、小型化、薄型化の妨げとなる問題があった。

特開２００２−３５８６８５号公報

本発明の目的は、レーザチップを高精度に位置決めして取付部に取り付けることができる光ピックアップ装置および光ピックアップ装置の製造方法を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（６）の本発明により達成される。
（１） 筐体上に、
レーザ光を発するレーザチップと、
前記レーザ光が光ディスクで反射された反射光を受光する受光素子と、
前記レーザチップを駆動するベアチップとを備える光ピックアップ装置であって、
前記レーザチップと前記ベアチップとが金属材料からなるベース上に固定され、前記ベースが前記筐体に搭載されることを特徴とする光ピックアップ装置。

（２） 前記ベースは、前記レーザチップが固定されるレーザチップ固定部を備え、該レーザチップ固定部のレーザチップ取付位置に貫通孔を有し、
前記レーザチップは、前記貫通孔に充填された熱導電性物質を介して、前記レーザチップ固定部から放熱される上記（１）に記載の光ピックアップ装置。

（３） 前記熱導電性物質は、前記レーザチップ固定部に対して、前記レーザチップの配置側の裏側から前記貫通孔に充填される上記（２）に記載の光ピックアップ装置。

（４） 光ディスクへレーザ光を照射するとともに、光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップ装置の製造方法であって、
光学素子を取付基板上に固着する第１の工程と、
その後に、前記光学素子に対しレーザチップを位置決めしつつ、前記取付基板に対して前記レーザーチップを樹脂接着する第２の工程と、
その後に、前記取付基板を筐体に搭載する第３の工程とを有することを特徴とする光ピックアップ装置の製造方法。

（５） 前記取付基板における前記レーザチップの取付位置に設けられた貫通孔に熱導電性物質を充填する工程とを有する上記（４）に記載の光ピックアップ装置の製造方法。

（６） 前記熱導電性物質は、前記レーザチップが配置された前記取付基板に対して、前記レーザチップの配置側の逆側から前記貫通孔に充填される上記（５）に記載の光ピックアップ装置の製造方法。

本発明によれば、レーザチップを高精度に位置決めして取付部に取り付けることができ、また、光ピックアップ装置の小型化、薄型化の実現が可能となる。

また、レーザチップが配置された取付基板に対して、レーザチップの配置側の逆側から熱導電性物質を貫通孔に充填する場合には、レーザチップにおけるレーザ光を発する発光面が接着材料によって汚されるのを防止することができる。

以下、本発明の光ピックアップ装置および光ピックアップ装置の製造方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の光ピックアップ装置を示す斜視図である。
この光ピックアップ装置１は、光ディスク１００に対してレーザ光Ｌ１を照射し、その反射光Ｌ２を受光することにより光ディスク１００に記録された情報を読み取る機能を有する。光ピックアップ装置１は、例えば、光ディスクドライブ（図示省略）に組み込まれて設置され、光ディスクドライブの駆動機構（図示省略）により駆動されて、その位置を光ディスク１００に対してスライド変位させる。

なお、この光ピックアップ装置１は、例えば、コンピュータ（パーソナルコンピュータ）、映像機器、音響機器その他の電子機器に搭載される光ディスクドライブに適用され、特に、複数種類の光ディスク１００を読み取り可能な光ディスクドライブに適用される。また、光ディスク１００としては、例えば、ＣＤ（compact disc）、ＤＶＤ（digital video disk）等が挙げられる。

図１に示すように、この光ピックアップ装置１は、筐体２と、ベース３と、光学系４と、駆動回路５とを有する。

図１に示す筐体２は、光ピックアップ装置１の内部に対応するような枠形状をなし、図示しない対物レンズを保持するレンズホルダおよびそのレンズホルダをサスペンションワイヤーによって支持するダンパベースからなるレンズアクチュエータを反射鏡４５の上方に収容し、ベース３、光学系４および駆動回路５を収容している。光ピックアップ装置１は、筐体２を移動可能に支持するガイドシャフト２３を介して筐体２が光ディスクドライブの駆動機構（図示せず）により支持され、光ピックアップ装置１が稼働しているときに前記駆動機構によって駆動して、光ディスク１００に対する位置が変位する。

図１に示すように、ベース３は、金属製の板状部材から成り、形状が略板状をなし、ネジ（ビス）３１を用いて筐体２のモジュール取付部２１に固定されている。このベース３は、金属材料で構成され、後述するドライバＩＣ５１のリード線（端子）５３と接続される回路基板５２が設けられている。モジュール取付部２１は、筐体２を略枠状に形成してその内部を空洞とし、ベース３およびフォトダイオード４６を収容できる空間を有している。

図１に示す光学系４は、第１レーザチップ４１ａと、第２レーザチップ４１ｂと、ダイクロイックプリズム４３と、コリメータレンズ４４と、反射鏡４５と、センサレンズ４２、フォトダイオード（受光素子）４６と、カップリングレンズ４８と、グレーティング４９とを有している。

ここで、第１レーザチップ４１ａおよび第２レーザチップ４１ｂは、半導体レーザーダイオードであり、ベース３に一体的に形成されたレーザチップ固定部３２１および３２２にそれぞれ固定され、例えばワイヤボンディングにより回路基板５２と電気的に接続されている。

第１レーザチップ４１ａおよび第２レーザチップ４１ｂは、それぞれ、例えば、ＣＤ（compact disc）用およびＤＶＤ（digital video disk）用の二種類の半導体レーザーダイオードで構成されており、それぞれ波長の異なるレーザ光Ｌ１を発振する。これにより、この光ピックアップ装置１は、各発光素子を使い分けることができ、よって、ＣＤおよびＤＶＤの二種類の光ディスク１００からの情報を読み取ることができる。ここで、第１レーザチップ４１ａと、第２レーザチップ４１ｂとは、ほぼ同様の機能を有しているため、以下、第１レーザチップ４１ａを代表的に説明する。

図１に示すように、カップリングレンズ４８と、グレーティング４９と、ダイクロイックプリズム４３と、コリメータレンズ４４と、センサレンズ４２とは、それらがベース３上にユニットとして設置することができるよう形成された光学ホルダ４０に組み込まれて、ベース３に設置（搭載）されている。

また、フォトダイオード４６は、モジュール取付部２１内に設けられたピン部材２２に接着されているフォトダイオード保持部材３３を介して、ベース３に搭載されている。

また、上述では、フォトダイオード保持部材３３がピン部材２２に接着されてベース３上に搭載されているとしたが、ベース３上の光学ホルダ４０に対し空間接着によって固定する構成でもよい。

また、モジュール取付部２１内で光学系４の近傍には、フロントモニタ（図示せず）が設置されている。

この光学系４では、第１レーザチップ４１ａから発振されたレーザ光Ｌ１が以下に示すような部位を経て、フォトダイオード４６で受光される。

まず、レーザ光Ｌ１が第１レーザチップ４１ａから発せられる。
次に、このレーザ光Ｌ１がカップリングレンズ４８で集光されて、グレーティング４９により回折し、ダイクロイックプリズム４３に入射する。

次に、レーザ光Ｌ１は、ダイクロイックプリズム４３を透過し、コリメータレンズ４４へ向う。

次に、レーザ光Ｌ１は、コリメータレンズ４４により平行光となり、反射鏡４５で反射して、レンズホルダ（図示せず）に保持された対物レンズ（図示せず）を通過する。その後、光ディスク１００における情報が記録された記録層（図示せず）に照射される。

次に、光ディスク１００（記録層）で反射された反射光Ｌ２は、前記とは逆に、対物レンズを通過して反射鏡４５で反射し、コリメータレンズ４４により平行光となり、ダイクロイックプリズム４３に入射する。

次に、反射光Ｌ２は、ダイクロイックプリズム４３で反射し、センサレンズ４２を経て、フォトダイオード４６で受光される。

このような構成により、フォトダイオード４６で検出された光信号に基づいて、光ディスク１００に記憶された情報が得られ、再生される。

図１に示す駆動回路５は、ドライバＩＣ５１と、回路基板５２とを有し、光学系４の第１レーザチップ４１ａおよび第２レーザチップ４１ｂを駆動する機能を有する。

ドライバＩＣ５１は、半導体チップ（ベアチップ）であり、その底面がベース３に接触するよう固定され（設けられ）ている。この固定方法は、特に限定されないが、例えば、半田付け、接着剤による接着等を施すことにより固定することができる。

回路基板５２は、樹脂製のフレキシブル基板であり、ドライバＩＣ５１の周囲を囲むように、すなわち、ドライバＩＣ５１と干渉する箇所にドライバＩＣ５１の形状に対応した孔が設けられて、ベース３に対して熱圧着により固定されている。この回路基板５２には、ドライバＩＣ５１に入力される電気信号に関する回路パターンがプリントされている。ドライバＩＣ５１と回路基板５２とは、ワイヤボンディング５３により電気的に接続されている。

このような構成の光ピックアップ装置１では、これが稼働しているとき、ドライバＩＣ５１が発熱すると、この熱がドライバＩＣ５１から直接的にベース３に伝達して、空気中に放出される。

これにより、シールドケースを介して放熱する従来の光ピックアップ装置と比較して、ドライバＩＣ５１の冷却効率を高めることができる。すなわち、ドライバＩＣ５１から生じる熱を効率よく放熱することができる。

また、この光ピックアップ装置１では、ベース３が金属材料で構成され、かつドライバＩＣ５１がベース３に対して直接的に面接触して設置されているため、熱抵抗を小さくすることができる。従って、ドライバＩＣ５１からベース３への伝熱効率が高く、ドライバＩＣ５１の冷却効率をより高めることができる。

また、ベース３は、その体積がドライバＩＣ５１よりも十分に大きいので（図１参照）、その熱容量がドライバＩＣ５１よりも十分に大きい。これにより、ドライバＩＣ５１の冷却効率をより高めることができる。

また、ドライバＩＣ５１、第１および第２のレーザチップ４１ａ、４１ｂ、光学系４、回路基板５２をベース３上に搭載してユニット化しているから、光ピックアップ装置１の小型化、薄型化することができるものである。

また、筐体２を枠形状として筐体２内に空洞を設けてモジュール取付部２１を形成し、そこにベース３を固定するようにしたから、光ピックアップ装置１を軽量化することができるものである。

また、上述のようなユニットを筐体２上にねじ止めにより組み立てを行うことができるから、組み立てが容易となり作業性を向上することができる。

さらに、光学系４の光軸調整を筐体２とは別体で調整可能となるから、光軸調整が容易となる。

また、余熱は、ガイドシャフト２３を伝って前記駆動機構の筐体に伝達し、空気中に放出される。

また、この光ピックアップ装置１において、ベース３上に、放熱フィンのような放熱手段を設けてもよい。これにより、ドライバＩＣ５１からベース３に伝達した熱がこの放熱フィンを介して空気中により効率よく放出され得る。従って、ドライバＩＣ５１の冷却効率をより高めることができる。

図２および図３は、図１に示したレーザチップの設置構造を示す拡大図（図２）および断面図（図３）である。第１レーザチップ４１ａと第２レーザチップ４１ｂとの構成は、ほぼ同一であるため、以下、第１レーザチップ４１ａについて代表的に説明する。

この第１レーザチップ４１ａの設置構造では、光学系と第１レーザチップ４１ａとの光軸調整が精度よく行われ、かつ第１レーザチップ４１ａから外部への放熱が効率的に行われて、第１レーザチップ４１ａが効果的に冷却される点に特徴を有する。

図３に示すように、第１レーザチップ４１ａは、ＬＤ（laser diode）チップ４１１が表面に金錫はんだが予めパターニングされたサブマウント４１２に対して高温圧着されて構成される。ここで、ＬＤチップ４１１は、半導体レーザを発振するダイオードである。サブマウント上には金錫はんだが予めパターニングしてあり、ダイボンダーにより高温圧着している（金錫はんだの作業温度は２８０℃）。

図３に示すように、第１レーザチップ４１ａは、ベース３上に設けられたレーザチップ固定部（取付基板）３２１に対して、サブマウント４１２側にて設置される。このレーザチップ固定部３２１は、放熱性の良い金属製の板状部材から成り、その平面をベース３上に立てつつベース３に対して一体的に形成されている。また、レーザチップ固定部３２１には、その平面における第１レーザチップ４１ａの取付位置に貫通孔３２３が形成されている。第１レーザチップ４１ａは、サブマウント４１２の底面がこの貫通孔３２３上に位置するように配置され、樹脂接着材料を用いて接着されて固定される。これにより、第１レーザチップ４１ａとレーザチップ固定部３２１とが、設置状態にて直接的に面接触する。

また、第１レーザチップ４１ａは、貫通孔３２３に熱導電性物質Ｑを充填することにより、第１レーザチップ４１ａで発生する熱が熱導電性物質Ｑを介してレーザチップ固定部３２１に放熱される。

なお、熱導電性物質Ｑには、例えば、ペースト状の熱伝導性ゲル、ペースト樹脂等がある。

このような熱導電性物質を用いることにより、第１レーザチップ４１ａの冷却効率をさらに向上させることができる。
また、貫通孔３２３は、１つに限らず、複数形成されていても良い。

この第１レーザチップ４１ａの設置構造では、光ピックアップ装置１の稼働時にて、ＬＤチップ４１１が発光により発熱すると、この熱がサブマウント４１２に伝達する。また、サブマウント４１２に伝達した熱は、レーザチップ固定部３２１に伝達する。このとき、サブマウント４１２がレーザチップ固定部３２１に対して直接的に面接触しているので、熱は、サブマウント４１２からレーザチップ固定部３２１へ良好に伝達する。そして、レーザチップ固定部３２１に伝達した熱は、レーザチップ固定部３２１の背面から空気中に放熱され、また、レーザチップ固定部３２１からベース３に伝達してベース３側から空気中に放熱される。これにより、第１レーザチップ４１ａ（ＬＤチップ４１１）からの放熱が実現されて、第１レーザチップ４１ａが冷却される。

特に、この第１レーザチップ４１ａの設置構造では、レーザチップ固定部３２１に貫通孔３２３が形成されているので、サブマウント４１２およびレーザチップ固定部３２１の熱が、この貫通孔３２３を介して外部に放熱され易い。これにより、第１レーザチップ４１ａの冷却が促進される利点がある。

また、この第１レーザチップ４１ａの設置構造では、貫通孔３２３に熱導電性物質Ｑが充填されているので、第１レーザチップ４１ａからレーザチップ固定部３２１への熱伝導が促進されて、第１レーザチップ４１ａの冷却がより効率化される利点がある。

また、この第１レーザチップ４１ａの設置構造では、レーザチップ固定部３２１が熱伝導性の高い金属性材料から成るので、サブマウント４１２からレーザチップ固定部３２１への熱伝導性が向上して、第１レーザチップ４１ａの冷却がより効率化される利点がある。

図４は、図１に記載したレーザチップの設置工程を示すフローチャートである。この第１レーザチップ４１ａの設置工程では、光学部品がベース上に樹脂接着され、その後に、この第１レーザチップ４１ａが位置決めされつつ、レーザチップ固定部３２１に樹脂接着されることにより、第１レーザチップ４１ａの位置決め精度が向上する点に特徴を有する。

この第１レーザチップ４１ａの設置工程では、まず、ベース３上に光学系４の光学部品の各々が光学ホルダ４０に保持されて樹脂接着される（ＳＴ１）。

次に、第１レーザチップ４１ａが、レーザチップ固定部３２１に対して位置決めされつつ、熱導電性物質Ｑにより接着される（ＳＴ２）。この位置決めでは、第１レーザチップ４１ａの位置をレーザチップ固定部３２１上にてスライドさせ、また、その向きを回転させることにより、レーザ光Ｌ１の光軸は、既にベース３に搭載されているダイクロイックプリズム４３やカップリングレンズ４８に対して所定の方向を向くように調整される。ここで、かかる位置決め工程（ＳＴ２）は技術的に容易であり、第１レーザチップ４１ａがレーザチップ固定部３２１に対して高精度にて位置決めされる。

次に、レーザチップ固定部３２１の貫通孔３２３に熱導電性物質Ｑを充填することにより、第１レーザチップ４１ａの発光により発生する熱がレーザチップ固定部３２１に効率よく放熱される（ＳＴ３）。これにより、第１レーザチップ４１ａがレーザチップ固定部３２１に対して樹脂接着された状態においても、位置決めされた状態にて確実に放熱される。

そして、上述の設置工程（ＳＴ１〜ＳＴ３）によって、第１および第２レーザチップ４１ａ、４１ｂおよび光学系４がベース３に搭載され、別途工程によって受光素子や回路基板などが搭載された後のベース３が筐体２のモジュール取付部２１に固定される。

また、この設置工程（ＳＴ３）では、熱導電性物質Ｑが貫通孔３２３に対してレーザチップ固定部３２１の背面側から充填されるので、ＬＤチップ４１１の発光面が熱導電性物質Ｑによって汚されるのを防止することができる。

この第１レーザチップ４１ａの設置工程（ＳＴ１〜ＳＴ３）によれば、ベース３上に光学部品を樹脂接着した後に第１レーザチップ４１ａを位置決めしつつレーザチップ固定部３２１に接着するので、第１レーザチップ４１ａの位置決めを容易かつ高精度に為し得る利点がある。

特に、従来のレーザチップの設置工程では、光学部品をベース上に樹脂接着する前に発光素子を半田付けによりベース上に固着していた。これは、発光素子とベースとの固着が高温（約１５０℃）の半田付け作業によって行われるため、光学部品を先に樹脂接着すると、光学部品及び樹脂接着剤（耐熱温度が約７０度）が熱破損する可能性があるからである。しかしながら、かかる設置工程では、ＬＤチップを位置決めしつつ、取付部に設置されたサブマントに対して半田付けした後に、光学部品を樹脂接着して光軸調整することが技術的に困難であり、その位置決め精度が極めて低いという課題があった。

この点において、この第１レーザチップ４１ａの設置工程（ＳＴ１〜ＳＴ３）では、光学部品を樹脂接着した後に、第１レーザチップ４１ａを位置決めしつつレーザチップ固定部３２１に樹脂接着するからかかる課題を効果的に解決できる利点がある。

また、上述したように第１レーザチップ４１ａの放熱性が充分でなく、第１レーザチップ４１ａの発熱によってＬＤチップ４１１の寿命を縮める可能性があるが、かかる第１レーザチップ４１ａの設置工程（ＳＴ１〜ＳＴ３）は、貫通孔３２３に熱導電性物質Ｑを充填することによって第１レーザチップ４１ａの発光によって発生する熱はレーザチップ固定部３２１を介して確実に放熱が行われるため、第１レーザチップ４１ａを樹脂接着した場合でもＬＤチップ４１１の寿命を縮めることはない。
また、製品（光ピックアップ装置１）の検査段階にて、第１レーザチップ４１ａの位置ズレ等による機能不良が発見された場合は、製品全体が破棄される。この点において、第１レーザチップ４１ａの位置決め精度を向上できることは、製品の歩留まり向上および低コスト化の観点から特に有益である。

以上、本発明の光ピックアップ装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、光ピックアップ装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

本発明の光ピックアップ装置を示す斜視図である。 図１に示したレーザチップの設置構造を示す拡大図である。 図１に示したレーザチップの設置構造を示す断面図である。 図１に記載したレーザチップの設置工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 光ピックアップ装置
２ 筐体
２１ モジュール取付部
２２ ピン部材
２３ ガイドシャフト
３ ベース
３１ ネジ
３２１、３２２ レーザチップ固定部
３２３ 貫通孔
３３ フォトダイオード保持部材
４ 光学系
４０ 光学ホルダ
４１ａ 第１レーザチップ
４１ｂ 第２レーザチップ
４１１ ＬＤチップ
４１２ サブマウント
４２ センサレンズ
４３ ダイクロイックプリズム
４４ コリメータレンズ
４５ 反射鏡
４６ フォトダイオード
４８ カップリングレンズ
４９ グレーティング
５ 駆動回路
５１ ドライバＩＣ
５２ 回路基板
５３ ワイヤボンディング
１００ 光ディスク
Ｌ１ レーザ光
Ｌ２ 反射光
Ｑ 熱導電性物質
ＳＴ１〜ＳＴ３ ステップ

Claims (6)

1. 筐体上に、
   レーザ光を発するレーザチップと、
   前記レーザ光が光ディスクで反射された反射光を受光する受光素子と、
   前記レーザチップを駆動するベアチップとを備える光ピックアップ装置であって、
   前記レーザチップと前記ベアチップとが金属材料からなるベース上に固定され、前記ベースが前記筐体に搭載されることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記ベースは、前記レーザチップが固定されるレーザチップ固定部を備え、該レーザチップ固定部のレーザチップ取付位置に貫通孔を有し、
   前記レーザチップは、前記貫通孔に充填された熱導電性物質を介して、前記レーザチップ固定部から放熱される請求項１に記載の光ピックアップ装置。
3. 前記熱導電性物質は、前記レーザチップ固定部に対して、前記レーザチップの配置側の裏側から前記貫通孔に充填される請求項２に記載の光ピックアップ装置。
4. 光ディスクへレーザ光を照射するとともに、光ディスクからの反射光を受光する光ピックアップ装置の製造方法であって、
   光学素子を取付基板上に固着する第１の工程と、
   その後に、前記光学素子に対しレーザチップを位置決めしつつ、前記取付基板に対して前記レーザーチップを樹脂接着する第２の工程と、
   その後に、前記取付基板を筐体に搭載する第３の工程とを有することを特徴とする光ピックアップ装置の製造方法。
5. 前記取付基板における前記レーザチップの取付位置に設けられた貫通孔に熱導電性物質を充填する工程とを有する請求項４に記載の光ピックアップ装置の製造方法。
6. 前記熱導電性物質は、前記レーザチップが配置された前記取付基板に対して、前記レーザチップの配置側の逆側から前記貫通孔に充填される請求項５に記載の光ピックアップ装置の製造方法。
   

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