JP2005235850A - 半導体レーザユニットおよびそれを用いた光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 組立のしやすい簡素な構造を有し、放熱が容易でかつ高機能化と小型化とを両立させ、光学素子も含めた高集積化を可能にする半導体レーザユニットを提供する。
【解決手段】 金属板１００と、半導体レーザ１１０と、金属板１００に並んで設置されたシリコン基板１２０およびフレキシブルシート１３０と、ワイヤー１４０と、ワイヤー１４０、シリコン基板１２０およびフレキシブルシート１３０を覆うように金属板１００に設置された光学素子１５０とを備え、金属板１００は、くぼみを有し、くぼみにはシリコン基板１２０およびフレキシブルシート１３０が設置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体レーザユニットに関し、特に光ディスク、例えばデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）やコンパクトディスク（ＣＤ）等の記録媒体に情報を書き込んだり、読み取ったりする光ピックアップを構成する半導体レーザユニットおよびそれを用いた光ピックアップ装置に関する。

近年、音楽情報のみならず映像情報の記録媒体としてＣＤ系（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ等）およびＤＶＤ系（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等）の光ディスクドライブが急速に普及し、光ディスクドライブの心臓部となる光ピックアップ装置には、高倍速記録対応のための高出力化、ＣＤとＤＶＤの両規格対応の高機能化、さらには光ディスクドライブの薄型化に伴う小型化が強く要望されてきている。従って、光ピックアップ装置に用いられる半導体レーザユニットとしては、高出力化を実現するためのパッケージの放熱改善、高機能化のための多ピン対応、さらには小型化のための幅の狭いパッケージ構造が必要不可欠となってくる。

従来の光ピックアップ装置の半導体レーザユニットの１例として、本出願人が提案した特許文献１に記載の装置を挙げ、半導体レーザユニットの構成について以下で説明する。
図１１（ａ）は従来の半導体レーザユニットの上面図であり、図１１（ｂ）は同半導体レーザユニットの断面図（図１１（ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図）である。
図１１に示される半導体レーザユニットは、リードフレーム９００と、樹脂モールドにより成型されたパッケージ９１０と、受光素子９２０が集積化され、レーザ光をパッケージ９１０上部へ反射させるための４５度反射鏡および光ディスクから反射した光を受光し処理する回路を有するシリコン基板９３０と、パッケージ９１０の中央部にシリコン基板９３０を介して設置された半導体レーザ９４０と、下面にグレーティングパターン９５０ｂが形成され、上面にホログラムパターン９５０ａが形成されたホログラム素子９５０とから構成される。

上記構成を有する半導体レーザユニットにおいて、半導体レーザ９４０からの出射光９６０は、反射鏡でパッケージ９１０上方へ反射し、グレーティングパターン９５０ｂで回折、透過後、コリーメーターレンズや対物レンズ等の光学部品（図外）を通過し光ディスク（図外）に到達する。そして、光ディスクからの反射光９７０は、同じ経路を通過後、ホログラムパターン９５０ａで回折し、信号処理回路と集積化された受光素子９２０に入射する。

ところで、上記構成を有する半導体レーザユニットにより光ピックアップ装置の高出力化、高機能化、小型化を実現しようとした場合、主に２つの課題が発生する。一つは高出力化に伴う放熱改善であり、もう一つは高機能化・小型化に伴うピンピッチの狭小化である。

一般に、高速記録対応用光ディスクドライブでは半導体レーザユニットからの光出力として２００ｍＷ以上の高出力が必要となる。それに伴って、レーザの駆動電流が高くなりレーザ自身の温度も上昇し、レーザの信頼性が低下するため、環境温度の変化に対してレーザを安定に駆動させるためには、レーザで発生した熱を効率良く放熱することが必要となる。しかし、上記従来の半導体レーザユニットでは、パッケージ自体が熱伝導率の低い樹脂（熱伝導率が約０．５Ｗ／ｍ／ｄｅｇ）で覆われているため、熱抵抗の高い構造となっており、熱を効率良く放散することができないのである。

また、上記従来の半導体レーザユニットでは、パッケージを小型化した場合、高機能化に伴うピン数増加が制限を受けるので、さらにピン数を増加させるためにはピンピッチを狭小化する必要が生じるが、現状のリードフレームでの加工では約０．４ｍｍピッチが限界となるため、約０．４ｍｍピッチより狭めることができないのである。
ここで、放熱改善という課題に対応可能な半導体レーザユニットとして、例えば特許文献２に記載の半導体レーザユニットがある。

図１２（ｂ）は特許文献２に記載の半導体レーザユニットの上面図であり、図１２（ａ）は同半導体レーザユニットの断面図（図１２（ｂ）のＸ−Ｘ’線における断面図）であり、図１２（ｃ）は同半導体レーザユニットの断面図（図１２（ｂ）のＹ−Ｙ’線における断面図）である。
図１２に示される半導体レーザユニットは、半導体レーザを搭載したレーザユニット部１０００と、受光素子を搭載した光検出器１０１０と、レーザユニット部１０００および光検出器１０１０が設置された金属製基板１０２０と、レーザユニット部１０００および光検出器１０１０が設置される部分に開口部を有し、配線パターンが形成され、金属製基板１０２０に取り付けられる樹脂基板１０３０とから構成される。

上記構成を有する半導体レーザユニットは、半導体レーザで発生した熱を金属製基板の裏側から効率良く放熱することができるので、放熱改善という課題を解決することができる。

また一方、ピンピッチの狭小化という課題に対応可能な半導体レーザユニットとして、例えば特許文献３に記載の半導体レーザユニットがある。

図１３は特許文献３に記載の半導体レーザユニットの外観図である。
図１３に示される半導体レーザユニットは、立体形状の金属製アイランド１１００と、アウター部１１１０および折り曲げ部１１２０を有し、上端部１１３０においてワイヤーとボンディングされたフレキシブルシート１１４０と、半導体レーザ１１５０と、受光素子１１６０とから構成される。ここで、光ディスクドライブへの実装を考慮して、アウター部１１１０の配線間隔は広くされている。

上記構成を有する半導体レーザユニットは、フレキシブルシートを配線基板として用いており、配線幅を低減することができるので、ピンピッチの狭小化という課題を解決することができる。また、半導体レーザで発生した熱を金属製アイランドの裏側から効率よく放熱することができるので、放熱改善という課題をも同時に解決することができる。
特許第３４１２６０９号公報 特開２００３−６７９５９号公報 特開２００２−１９８６０５号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の半導体レーザユニットでは、小型化に伴いユニット全体の幅を狭くすると、樹脂基板の開口部を維持するために、レーザユニット部および光検出器の搭載面積のみを狭くすることになる。一方、高機能化を考えるとレーザユニット部および光検出器の搭載面積は縮小させたくない。従って、小型化と高機能化とを両立させることは困難という問題がある。さらには、上記特許文献２には、回折格子等の光学素子を備えた半導体レーザユニットに関する記述は無いので、上記特許文献２に記載の半導体レーザユニットでは、光ディスクドライブ実装時に使用されている光学素子も含めた高集積化を考えた場合、パッケージ上に光学素子の接着固定ができなかったり、光学素子とワイヤーとの接触を防止するための凹形状の形成等の光学素子の加工が必要になったりするという問題もある。

また、上記特許文献３に記載の半導体レーザユニットでは、立体形状の別々の部分に発光素子および受光素子を搭載し、さらに別の部分にフレキシブルシートを貼り付ける構成となっているため、工法が複雑になり、作業時間の短縮だけでなく位置精度の確保も困難となるという問題がある。さらには、発光素子および受光素子との電気接続をワイヤーボンドで行うフレキシブルシートの端子部は、図１３に示されるように折り曲げて金属製アイランドに貼り付けられているため、作業が複雑化し、接着強度の維持が困難となるという問題もある。

そこで本発明は、かかる問題点に鑑み、組立のしやすい簡素な構造を有し、放熱が容易でかつ小型化と高機能化とを両立させ、光学素子も含めた高集積化を可能にする半導体レーザユニットを提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、光学素子の加工を不要にし、あるいは最小限にとどめることにより、低コストの半導体レーザユニットを提供することを第２の目的とする。

さらに、本発明は、光学素子の接着強度を高め、光ピックアップ組立後の機械強度を確保する半導体レーザユニットを提供することを第３の目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の半導体レーザユニットは、発光素子および受光素子を具備する受発光部と、配線基板と、前記受発光部および前記配線基板が並んで設置される金属板と、前記受発光部を覆うように前記金属板に設置された光学素子とを備え、前記金属板は、くぼみを有し、前記くぼみには、前記受発光部および前記配線基板が設置されることを特徴とする。

これによって、受発光部の面積は配線基板の形状に影響されず、また、発熱源である受発光部の直下はすべて金属で構成されることとなるので、放熱が容易でかつ小型化と高機能化とを両立させる半導体レーザユニットを実現できる。更に、金属板上に部材を面実装する構成のため、組み立てが容易な半導体レーザユニットを実現できる。更に、金属板は光学素子が設置される領域を備えるので、光学素子も含めた高集積化を可能にする半導体レーザユニットを実現できる。また、金属板における受発光部および配線基板と光学素子との間隔を確保でき、光学素子とワイヤーとの接触を防止するための光学素子の加工が不要となるので、安価な半導体レーザユニットを実現できる。

また、前記くぼみは、階段状であり、前記受発光部および前記配線基板が設置される第１の領域を底面に有し、前記光学素子が設置される第２の領域を階段の踏面に有してもよい。ここで、前記金属板は、中央部に前記第１の領域を有し、前記第１の領域の外側に前記第２の領域を有してもよいし、前記くぼみは、前記底面の両側にそれぞれ２つの段差を有するくぼみであってもよいし、前記光学素子は、板形状を有してもよい。

これによって、金属板の光学素子と接する領域と、受発光部および配線基板と接する領域との間隔を確保でき、かつ金属板の光学素子と接する領域のくぼみにより、光学素子を接着する際の金属板上面への接着剤の流出を防ぐ半導体レーザユニットを実現できる。さらに、光学素子側面にも接着剤を塗布することができるので、光学素子と金属板との接着強度をさらに高める半導体レーザユニットを実現できる。

また、発光素子および受光素子を具備する受発光部と、配線基板と、前記受発光部および前記配線基板が並んで設置される金属板と、前記受発光部を覆うように前記金属板に設置された光学素子とを備え、前記金属板は、くぼみを有し、前記くぼみには、前記光学素子が設置されてもよい。ここで、前記光学素子は、下方にくぼみを有する凹形状を有し、前記光学素子の脚部が前記金属板と接してもよい。

これによって、金属板の光学素子と接する領域の厚みが、受発光部および配線基板と接する領域の厚みより薄くなり、光学素子は金属板の凹部にはめ込むように接着固定され、光学素子と金属板との接着面積をさらに拡大させるので、光学素子の接着強度を向上させ、光ピックアップ組立後の機械強度を確保する半導体レーザユニットを実現できる。

また、前記配線基板は、金属配線を樹脂で挟んだフレキシブルシートであってもよい。
これによって、ファインピッチの配線基板としてフレキシブルシートが適用されるので、高機能化に伴う多ピン化および薄型化を同時に実現する半導体レーザユニットを実現できる。
また、前記金属板は、長手方向の両端に円弧形状を有してもよい。
これによって、光ピックアップ装置の半導体レーザユニット挿入部を前記金属板の円弧形状に対応した形状とすることにより、光学素子に負荷をかけることなく回転調整をおこなうことができるので、光ピックアップ装置の組み立て調整での負荷により所望の特性が得られなくなるような故障を防ぎ、特性の安定した半導体レーザユニットを実現することができる。

また、前記光学素子には、当該光学素子に入射した光を回折させるパターンが形成されていてもよい。
これによって、半導体レーザユニットが受光素子への入射光および発光素子からの出射光を回折させる光学素子を備え、従来は半導体レーザユニットの外側に設置されていた回折格子やホログラム素子を集積化することができるので、光ディスクドライブの部品点数を削減する半導体レーザユニットを実現できる。

また、前記光学素子は、外周部に円弧形状を有してもよい。
これによって、光ピックアップ装置の半導体レーザユニット挿入部を前記光学素子の円弧形状に対応した形状とすることにより、回転調整のみで光ピックアップ装置への実装をおこなうことができるので、光ピックアップ装置の組み立てを容易にする半導体レーザユニットを実現することができる。

本発明に係る半導体レーザユニットによれば、効率の良い放熱が可能な半導体レーザユニットを実現できる。すなわち、従来よりも高い環境温度での使用が可能な光ディスクドライブを実現することができる。
また、小型化と高機能化とを両立させる半導体レーザユニットを実現できる。
また、組み立てが容易で特性の安定した半導体レーザユニットを実現できる。

また、光学素子も含めた高集積化を可能にする半導体レーザユニットを実現できる。
また、安価な半導体レーザユニットを実現できる。
また、光学素子を接着する際の金属板への接着剤の流出を防ぐことが可能な半導体レーザユニットを実現できる。
また、光学素子と金属板との接着強度をさらに高める半導体レーザユニットを実現できる。すなわち、光ピックアップ組立後の機械強度を確保する半導体レーザユニットを実現できる。

また、高機能化に伴う多ピン化および薄型化を同時に実現する半導体レーザユニットを実現できる。すなわち、薄型で多機能な光ディスクドライブを実現することができる。
また、光ピックアップ装置の組み立て調整での負荷により所望の特性が得られなくなるような故障を防ぐ半導体レーザユニットを実現することができる。
また、光ディスクドライブの部品点数を削減する半導体レーザユニットを実現できる。これによって、光ピックアップ装置としての部品点数削減、ひいてはコスト削減を可能とする半導体レーザユニットを実現することができる。

また、光ピックアップ装置の組み立てを容易にする半導体レーザユニットを実現することができる。

よって、本発明により、組立のしやすい簡素な構造を有し、放熱が容易でかつ小型化と高機能化とを両立させ、光学素子も含めた高集積化を可能にする半導体レーザユニットを提供することが可能となり、実用的価値は極めて高い。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態における半導体レーザユニットについて、図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、第１の実施の形態の半導体レーザユニットの上面図であり、図１（ｂ）は同半導体レーザユニットの断面図（図１（ａ）のＸ−Ｘ’における断面図）である。

本実施の形態の半導体レーザユニットは、組立のしやすい簡素な構造を有し、放熱が容易でかつ高機能化と小型化とを両立させ、光学素子も含めた高集積化を可能にする半導体レーザユニットを実現することを目的とするものである。同半導体レーザユニットは、表面にニッケルおよび金メッキが施された銅からなる金属板１００と、半導体レーザ１１０と、（１１１）面を利用した４５度マイクロミラーが形成され、光検出回路である受光素子および信号処理回路が集積されたシリコン基板１２０と、金属、例えば銅を配線として樹脂、例えばポリイミドで挟んだフレキシブルシート１３０と、金線で形成され、半導体レーザ１１０、シリコン基板１２０およびフレキシブルシート１３０をそれぞれ電気的に接続するワイヤー１４０と、半導体レーザ１１０から出射した光および受光素子へ入射する光を透過させる板状でガラス製の光学素子１５０とから構成される。なお、本半導体レーザユニットを光ディスクドライブに搭載する際には、金属板１００から外に出たフレキシブルシート１３０は折り曲げて実装される。

フレキシブルシート１３０は、金属板１００上において２つに分かれ、その２つに分かれたフレキシブルシート１３０はシリコン基板１２０を挟み込むように対向して位置する。ここで図１（ｂ）に示すように、金属板１００には、フレキシブルシート１３０およびシリコン基板１２０と接する領域が他の領域よりもくぼむ形となるように、フレキシブルシート１３０およびシリコン基板１２０と接する領域の厚みを他の領域よりも薄くする加工が施されている。またフレキシブルシート１３０の配線端子部は、金属板１００上のインナー部１３０ａと、金属板１００外部のアウター部１３０ｂとで異なる端子間隔を有し、インナー部１３０ａでは、例えば０．１ｍｍ×０．３ｍｍの面積を有する複数のパッドが幅方向に並んで形成され、アウター部１３０ｂでは、光ディスクドライブへの実装に際して電気的短絡等発生しないように、例えば端子幅０．３５ｍｍ、ピッチ幅０．６５ｍｍでパッドが並んで形成される。

また、光学素子１５０は、例えば紫外線硬化樹脂等の接着剤により金属板１００と接着固定される。樹脂の特性としては、金属板上での広がりや金属板からのはみ出しを防ぐため、粘性やチクソ性の高い材料を使用することが好ましい。
上記構成を有する半導体レーザユニットにおいて、半導体レーザ１１０からの光は、反射鏡（図外）により垂直に立ち上がり、光学素子１５０を透過して外部に出射される。そして、光ディスク（図外）からの反射光は、同じ経路を通過後、光学素子１５０を透過して受光素子に入射する。

以上のように本実施の形態の半導体レーザユニットによれば、シリコン基板１２０およびフレキシブルシート１３０は金属板１００に並んで設置される。よって、従来技術である特許文献２とは異なり、シリコン基板の面積はフレキシブルシートの形状に影響されないので、本実施の形態の半導体レーザユニットは、小型化と高機能化とを両立させ、更なる高機能化の要求に対応できる半導体レーザユニットを実現することができる。

また、本実施の形態の半導体レーザユニットによれば、半導体レーザユニットは、金属板１００上にシリコン基板１２０およびフレキシブルシート１３０を設置して組み立てられる。よって、組み立てに複雑な工法を要しないので、本実施の形態の半導体レーザユニットは、組み立てが容易な半導体レーザユニットを実現することができる。

また、本実施の形態の半導体レーザユニットによれば、ファインピッチの配線基板としてフレキシブルシート１３０が適用される。よって、従来のリードでは限界のあったインナー部の配線ピッチ幅を約１／５まで細かくすることができるので、本実施の形態の半導体レーザユニットは、高機能化に伴う多ピン化と小型化とを同時に実現する半導体レーザユニットを実現することができる。

また、本実施の形態の半導体レーザユニットによれば、金属板１００の光学素子１５０と接する領域の厚みが、フレキシブルシート１３０とシリコン基板１２０と接する領域の厚みよりも厚いため、光学素子１５０とワイヤー１４０との接触は防止される。よって、ガラス基板とワイヤーとの接触を防止するための凹形状の形成等の光学素子の加工が不要となり、光学素子の材料コストを削減することができるため、本実施の形態の半導体レーザユニットは、安価な半導体レーザユニットを実現することができる。

以上の特長により、本半導体レーザユニットを光ディスクドライブの光ピックアップ装置に用いることにより、薄型で多機能な光ディスクドライブを実現することができる。
また、本実施の形態の半導体レーザユニットによれば、シリコン基板１２０は金属板１００上に設置される。よって、発熱源である受発光部の直下はすべて金属で構成されることとなるので、本実施の形態の半導体レーザユニットは、放熱が容易な半導体レーザユニットを実現することができる。

すなわち、本半導体レーザユニットを光ディスクドライブの光ピックアップ装置に用いることにより、従来よりも高い環境温度での使用が可能な光ディスクドライブを実現することができる。
また、本実施の形態の半導体レーザユニットによれば、金属板１００は光学素子１５０が設置される領域を備える。よって、本実施の形態の半導体レーザユニットは、光学素子も含めた高集積化を可能にする半導体レーザユニットを実現できる。

なお、本実施の形態の半導体レーザユニットにおいて、厚みを変える加工を施すことによりくぼみ形状にした金属板１００を用いたが、図２に示すような、折り曲げ加工を施すことによりくぼみ形状にした金属板１５５を用いることでも同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態の半導体レーザユニットにおいて、ガラス製の光学素子１５０をシリコン基板１２０、フレキシブルシート１３０およびワイヤー１４０を覆うカバーに使用したが、半導体レーザ１１０の光を透過させうる材料からなるカバーであればそれに限られず、例えばポリオレフィン等の樹脂からなるカバーであってもよい。

（実施の形態２）
図３（ａ）は、第２の実施の形態の半導体レーザユニットの上面図であり、図３（ｂ）は半導体レーザユニットの断面図（図３（ａ）のＸ−Ｘ’における断面図）である。なお、図１と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。

本実施の形態の半導体レーザユニットは、金属板の光学素子と接する領域の厚みが、シリコン基板とフレキシブルシートと接する領域の厚みよりも厚く、かつ前記２つの領域以外の領域の厚みよりも薄いという点で第１の実施の形態の半導体レーザユニットとは異なる。同半導体レーザユニットは、金属板１８０と、半導体レーザ１１０と、シリコン基板１２０と、フレキシブルシート１３０と、ワイヤー１４０と、半導体レーザ１１０から出射した光および受光素子へ入射する光を透過させるガラス製の光学素子１５０とから構成される。

ここで、金属板１８０は、図３（ｂ）に示されるような階段状のくぼみ形状を有し、例えば３ｍｍの幅と１５ｍｍの長さを有し、シリコン基板１２０とフレキシブルシート１３０と接する領域の厚みよりも厚く、かつ前記２つの領域以外の領域の厚みよりも薄い。くぼみは、底面の両側にそれぞれ２つの段差を有し、底面にシリコン基板１２０およびフレキシブルシート１３０が設置され、階段の踏面に光学素子１５０が設置される。本実施の形態の金属板の形状により、光学素子を接着固定する際の接着剤の余分な広がりを防止でき、かつ光学素子を接着した後で金属板より光学素子がはみ出さない構造となるため、取り扱いにおいて光学素子に傷やストレスを与える可能性を低減できる。

さらに、金属板１８０は中心部を中心とした円弧形状１６０を外周部に有する。一般に記録系の光ピックアップにおいては、半導体レーザユニットから出射したレーザ光を、３つに分けて光ディスクへ照射する、いわゆる３ビーム光学系が用いられる。

図４（ａ）に上記半導体レーザユニットが取り付けられた光ピックアップ装置２００の上面図を、図４（ｂ）に光ピックアップ装置２００の断面図を示す。

光ピックアップ装置２００は、３ビーム光学系の光ピックアップ装置であって、半導体レーザユニット２１０と、レーザ光を３分割するグレーティング素子２２０と、光ディスクからの反射光をレーザユニットの受光部へ光を入射させるためのホログラム素子２３０と、コリメートレンズ２４０と、反射鏡２５０と、対物レンズ２６０と、金属板の円弧形状１６０に対応した凹部であり、半導体レーザユニット２１０が回転可能な状態で挿入される挿入部２７０とから構成される。

上記構成を有する光ピックアップ装置２００において、グレーティング素子２２０により３分割されたレーザ光は、コリメートレンズ２４０、反射鏡２５０、対物レンズ２６０を通過し光ディスク２８０に照射される。
ここで、光ディスク２８０上には、例えば図４（ｃ）に示される位置に３ビームが照射されるので、半導体レーザユニット２１０を回転させることにより、光ディスク２８０上での３ビーム照射位置が所定の位置に合うように調整される。この調整により、記録系の光ピックアップにおいて対物レンズシフトによる軸ずれ等によって、正確な記録ができなくなるといった問題が起こらず、確実なトラック検出を行うことができる。

以上のように、本実施の形態の半導体レーザユニットによれば、金属板１８０は光学素子１５０が接着固定される領域の外側に段差を有するために、接着固定用の紫外線硬化樹脂の金属板１８０上での広がりや金属板１８０からのはみ出しを防ぐことが可能となる。従って、第１の実施の形態よりも、粘性やチクソ性の低い紫外線硬化樹脂も接着剤として使用することが可能となる。さらに、構造上、光学素子へのストレスや傷を防止することが可能となる。

またさらに、図５に示すように、本実施の形態の半導体レーザユニットよれば、光学素子１５０の側面と金属板１８０との間には、例えば０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの隙間があり、光学素子１５０の側面にも接着剤１７０を塗布することが可能となるため、より接着強度の高い半導体レーザユニットを実現することができる。
また、本実施の形態の半導体レーザユニットによれば、金属板１８０は、金属板１８０の中心部を中心とした円弧形状１６０を両端に有するため、金属板を回転させることにより半導体レーザユニットを光ピックアップ装置に実装する際の回転調整が可能となる。

なお、本実施の形態の半導体レーザユニットにおいて、光ピックアップ装置２００はグレーティング素子２２０およびホログラム素子２３０を備えるとした。しかし、光ピックアップ装置はグレーティング素子およびホログラム素子を備えず、光学素子がホログラムパターンおよびグレーティングパターンを有してもよい。
また、本実施の形態の半導体レーザユニットにおいて、厚みを変えてくぼみ形状にした金属板１００を用いたが、図６（ａ）に示すような、折り曲げ加工を施すことによりくぼみ形状にした金属板１９０を用いることでも同様の効果を得ることができる。また、金属板１８５は、図６（ｂ）に示すように、くぼみの踏面の一部、すなわち光学素子１５０が設置される領域の一部にくぼみを有してもよい。

（実施の形態３）
図７（ａ）は、第３の実施の形態の半導体レーザユニットの上面図であり、図７（ｂ）は半導体レーザユニットの断面図（図７（ａ）のＸ−Ｘ’における断面図）である。なお、図３と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。

本実施の形態の半導体レーザユニットは、金属板３４０と、半導体レーザ１１０と、シリコン基板１２０と、フレキシブルシート１３０と、ワイヤー１４０と、入出射光を透過、回折させる光学素子３００とから構成される。
ここで、金属板３４０は、図７（ｂ）に示されるような形状をし、光学素子３００と接する領域が他の領域よりもくぼむ形となっており、光学素子３００と接する領域の厚みは、シリコン基板１２０とフレキシブルシート１３０と接する領域の厚み及び前記２つの領域以外の領域の厚みよりも薄い。

光学素子３００は、半導体レーザ１１０から遠い面に、光ディスクからの反射光３１０を回折し受光部へと入射させるホログラムパターン３００ａを有し、半導体レーザ１１０に近い面に、レーザ光を回折し３ビームを形成するグレーティングパターン３００ｂを有している。ここで、光学素子３００は、下方にくぼみを有する凹形状をし、光学素子３００の中心部を中心とした円弧形状３２０を外周部に有する。光学素子３００は、金属板３４０の凹部３３０に脚部を挿入後、発光点に対し光軸調整され、紫外線硬化樹脂等の接着剤で接着固定される。

ここで、金属板３４０の凹部３３０の深さは、光学素子３００設置時に、光学素子３００に形成されたホログラムパターン３００ａ及びグレーティングパターン３００ｂと、半導体レーザ１１０及びシリコン基板１２０上に形成された受光部との相対関係が設計と合うような深さになっている。
以上の構成により、図８に示すように光学素子３００の金属板３４０との接着面積が大きくなり、接着剤３５０による安定した接着強度を得ることが可能となる。

図９（ａ）は上記半導体レーザユニットが取り付けられた光ピックアップ装置４００の上面図であり、図９（ｂ）は光ピックアップ装置４００の断面図である。
光ピックアップ装置４００は、３ビーム光学系の光ピックアップ装置であって、半導体レーザユニット４１０と、コリメートレンズ４２０と、反射鏡４３０と、対物レンズ４４０と、前記光学素子の円弧形状３２０に対応した凹部を有し、半導体レーザユニット４１０が回転可能な状態で挿入される挿入部４５０とから構成される。

上記構成を有する光ピックアップ装置４００において、半導体レーザユニット４１０内の光学素子により３分割されたレーザ光は、コリメートレンズ４２０、反射鏡４３０、対物レンズ４４０を通過し光ディスク４６０に照射される。
ここで、光ディスク４６０上には、例えば図９（ｃ）に示される位置に３ビームが照射されるので、半導体レーザユニット４１０を回転させることにより、光ディスク４６０上での３ビーム照射位置が所定の位置に合うように調整される。この調整により、記録系の光ピックアップにおいて対物レンズシフトによる軸ずれ等によって、正確な記録ができなくなるといった問題が起こらず、確実なトラック検出を行うことができる。

半導体レーザユニット４１０の光ピックアップ装置４００への取り付けは、半導体レーザユニット４１０の光学素子３００の円弧形状３２０と、挿入部４５０の円弧形状とを合わせるようにしておこなわれ、光ディスク４６０での３ビーム照射位置の調節は、挿入部４５０の円弧形状に沿って半導体レーザユニット４１０を回転させることによりおこなわれる。

以上のように本実施の形態の半導体レーザユニットは、レーザ光を分割するグレーティングパターン３００ｂと光ディスクからの反射光３１０を回折させるホログラムパターン３００ａとを有する光学素子３００を備える。よって、従来は半導体レーザユニットの外側に設置されていた光学素子を集積化することができるので、本実施の形態の半導体レーザユニットは、光ディスクドライブの部品点数を削減する半導体レーザユニットを実現することができる。

また、本実施の形態の半導体レーザユニットによれば、光学素子３００が挿入部４５０の円弧形状と勘合する円弧形状３２０を外周部に有する。よって、半導体レーザユニットの光ピックアップ装置への実装に際して、回転調整をおこなうだけでよいので、本実施の形態の半導体レーザユニットは、光ピックアップ装置への組み立てが容易な半導体レーザユニットを実現することができる。

さらに、光学素子３００は金属板３４０の凹部３３０に挿入され、光学素子３００と金属板３４０とが広い接着面積を有する構成となるため、光学素子３００の外周部の円弧形状３２０を利用して光ピックアップ装置への組立回転調整を行っても、調整時の負荷により所望の特性が得られなくなるような故障を防ぐことができる。
すなわち、特許文献１に記載の半導体レーザユニットの場合、光ピックアップ装置実装時での回転調整部であるパッケージの凸状の外側円弧部が発光点の光軸とは一致しないため、回転調整だけでなくレーザ光の進行方向に対する垂直な面内での調整も必要となるが、本実施の形態の半導体レーザユニットは、光ピックアップ装置実装時には既に光学素子が光軸調整されているので、回転調整のみとなる。

（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態における光ピックアップ装置について、図面を参照しながら説明する。

図１０（ａ）は第４の実施の形態の光ピックアップ装置５００の上面図であり、図１０（ｂ）は光ピックアップ装置５００の断面図である。なお、図９と同一の要素には同一の符号が付されており、それらに関する詳しい説明はここでは省略する。
本実施の形態の光ピックアップ装置５００は、３ビーム光学系の光ピックアップ装置であって、コリメートレンズ４２０と、反射鏡４３０と、対物レンズ４４０と、半導体レーザユニット４１０と、半導体レーザユニット４１０が回転可能な状態で挿入される挿入部４５０と、半導体レーザユニット４１０の金属板３４０の裏面に接着剤、例えばシリコン系の熱伝導性接着剤で接着固定された放熱ブロック５１０とから構成される。

ここで、半導体レーザユニット４１０のフレキシブルシートのアウター部における他のフレキシブルシートとの配線接続は、図１０（ｂ）に示されるように光ピックアップ装置５００外部の半田接続箇所５２０においてなされる。

以上のように本実施の形態の光ピックアップ装置によれば、光ピックアップ装置は半導体レーザユニット４１０の金属板３４０の裏面に放熱ブロック５１０を備え、また、金属板３４０と光ピックアップ装置５００とは接触する。よって、放熱面積が大幅に拡大して放熱効果が高められ、半導体レーザで発生した熱を効率良く外部へ放散することが可能となるので、本実施の形態の光ピックアップ装置は、高い放熱特性による安定した動作が可能な光ピックアップ装置を実現することができる。

また、本実施の形態の光ピックアップ装置によれば、半導体レーザユニット４１０は配線基板としてフレキシブルシート１３０を適用し、半導体レーザユニット４１０のフレキシブルシートと他のフレキシブルシートとの配線接続は、光ピックアップ装置５００外部の半田接続箇所５２０においてなされる。よって、光学素子とフレキシブルシートの半田接続箇所となるアウター部との距離を、従来の構造に対し２倍以上確保することができるので、本実施の形態の光ピックアップ装置は、光ピックアップ装置実装時の半導体レーザユニット自体への熱的負荷を大幅に削減する光ピックアップ装置を実現することができる。

すなわち、半田実装箇所と上記部材との距離を離すことにより、半田による配線接続時に、熱伝導によって光学素子や光学素子を固定している接着剤が耐熱温度以上に加熱されてしまい、光学素子のグレーティングパターンやホログラムパターン上に形成している無反射防止膜のはがれや接着剤の軟化による光学素子の位置ずれが発生し、特性劣化や信頼性の低下が発生するといったことが起こらない。

なお、本実施の形態の光ピックアップ装置において、半導体レーザユニット４１０の金属板３４０と放熱ブロック５１０とをシリコン系接着剤で接着固定したが、熱伝導率の高い材料との接触が確保されればそれに限られず、例えば熱伝導率の高いグラファイトシートを挟んだ構成であってもよい。

本発明は、半導体レーザユニットに利用でき、特に光ディスクドライブ装置の光ピックアップ等に利用することができる。

（ａ）本発明の第１の実施の形態の半導体レーザユニットの上面図である。（ｂ）同実施の形態の半導体レーザユニットの断面図（図１（ａ）のＸ−Ｘ’における断面図）である。 同実施の形態の半導体レーザユニットの金属板の変形例の断面図である。 （ａ）第２の実施の形態の半導体レーザユニットの上面図である。（ｂ）同実施の形態の半導体レーザユニットの断面図（図３（ａ）のＸ−Ｘ’における断面図）である。 （ａ）同実施の形態の半導体レーザユニットが取り付けられた光ピックアップ装置の上面図である。（ｂ）同光ピックアップ装置の断面図である。（ｃ）光ディスク上における３ビームの照射位置を説明するための図である。 同実施の形態の光学素子と金属板との接着固定を説明するための図である。 （ａ）同実施の形態の半導体レーザユニットの金属板の第１の変形例の断面図である。（ｂ）同実施の形態の半導体レーザユニットの金属板の第２の変形例の断面図である。 （ａ）第３の実施の形態の半導体レーザユニットの上面図である。（ｂ）同実施の形態の半導体レーザユニットの断面図（図７（ａ）のＸ−Ｘ’における断面図）である。 同実施の形態の光学素子と金属板との接着固定を説明するための図である。 （ａ）同実施の形態の半導体レーザユニットが取り付けられた光ピックアップ装置の上面図である。（ｂ）同光ピックアップ装置の断面図である。（ｃ）光ディスク上における３ビームの照射位置を説明するための図である。 （ａ）第４の実施の形態の光ピックアップ装置の上面図である。（ｂ）同実施の形態の光ピックアップ装置の断面図である。 （ａ）特許文献１に記載の従来の半導体レーザユニットの上面図である。（ｂ）同半導体レーザユニットの断面図（図１１（ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図）である。 （ａ）特許文献２に記載の従来の半導体レーザユニットの断面図（図１２（ｂ）のＸ−Ｘ’線における断面図）である。（ｂ）同半導体レーザユニットの上面図である。（ｃ）同半導体レーザユニットの断面図（図１２（ｂ）のＹ−Ｙ’線における断面図）である。 特許文献３に記載の従来の半導体レーザユニットの外観図である。

符号の説明

１００、１５５、１８０、１８５、１９０、３４０ 金属板
１１０、９４０、１１５０ 半導体レーザ
１２０、９３０ シリコン基板
１３０、１１４０ フレキシブルシート
１３０ａ インナー部
１３０ｂ、１１１０ アウター部
１４０ ワイヤー
１５０、３００ 光学素子
１６０、３２０ 円弧形状
１７０、３５０ 接着剤
２００、４００、５００ 光ピックアップ装置
２１０、４１０ 半導体レーザユニット
２２０ グレーティング素子
２３０、９５０ ホログラム素子
２４０、４２０ コリメートレンズ
２５０、４３０ 反射鏡
２６０、４４０ 対物レンズ
２７０、４５０ 挿入部
２８０、４６０ 光ディスク
３００ａ、９５０ａ ホログラムパターン
３００ｂ、９５０ｂ グレーティングパターン
３１０、９７０ 反射光
３３０ 凹部
５１０ 放熱ブロック
５２０ 半田接続箇所
９００ リードフレーム
９１０ パッケージ
９２０、１１６０ 受光素子
９６０ 出射光
１０００ レーザユニット部
１０１０ 光検出器
１０２０ 金属製基板
１０３０ 樹脂基板
１１００ 金属製アイランド
１１２０ 折り曲げ部
１１３０ 上端部

Claims (12)

1. 発光素子および受光素子を具備する受発光部と、
   配線基板と、
   前記受発光部および前記配線基板が並んで設置される金属板と、
   前記受発光部を覆うように前記金属板に設置された光学素子とを備え、
   前記金属板は、くぼみを有し、前記くぼみには、前記受発光部および前記配線基板が設置される
   ことを特徴とする半導体レーザユニット。
2. 前記くぼみは、階段状であり、前記受発光部および前記配線基板が設置される第１の領域を底面に有し、前記光学素子が設置される第２の領域を階段の踏面に有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザユニット。
3. 前記金属板は、中央部に前記第１の領域を有し、前記第１の領域の外側に前記第２の領域を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザユニット。
4. 前記くぼみは、前記底面の両側にそれぞれ２つの段差を有するくぼみである
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体レーザユニット。
5. 前記光学素子は、板形状を有する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザユニット。
6. 発光素子および受光素子を具備する受発光部と、
   配線基板と、
   前記受発光部および前記配線基板が並んで設置される金属板と、
   前記受発光部を覆うように前記金属板に設置された光学素子とを備え、
   前記金属板は、くぼみを有し、前記くぼみには、前記光学素子が設置される
   ことを特徴とする半導体レーザユニット。
7. 前記光学素子は、下方にくぼみを有する凹形状を有し、
   前記光学素子の脚部が前記金属板と接する
   ことを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザユニット。
8. 前記配線基板は、金属配線を樹脂で挟んだフレキシブルシートである
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体レーザユニット。
9. 前記金属板は、長手方向の両端に円弧形状を有する
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体レーザユニット。
10. 前記光学素子には、当該光学素子に入射した光を回折させるパターンが形成されている
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体レーザユニット。
11. 前記光学素子は、外周部に円弧形状を有する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の半導体レーザユニット。
12. 請求項１〜１１いずれか１項に記載の半導体レーザユニットを備える
    ことを特徴とする光ピックアップ装置。
    
    

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