JP2006114096A - 半導体レーザユニットおよびそれを備えた光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱効率が良く、小型化され、光学素子の高集積化が実現され、受発光素子がダストで汚染されず、さらに組立し易い構成を有する半導体レーザユニットを提供する。
【解決手段】 中央部に凹部１００ａが設けられている金属板１００と、第１の開口が設けられており、第１の開口が凹部１００ａに位置するとともに、折り曲げられて金属板１００の対向する一対の両側面および凹部１００ａに接するフレキシブル基板１３０と、第１の開口を介して、凹部１００ａに配置された受発光部と、上記両側面に接するフレキシブル基板１３０をその両側面に固定する側面部および、凹部１００ａと対向する位置に第２の開口が設けられた上面部を有する枠体１５０と、第２の開口を塞ぐ光学素子１６０とを備える。
【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、およびそれを備え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）の記録媒体が急速に普及している。同時に、そのような記録媒体に情報を書き込んだり、書き込まれた情報を読み取ったりする光ディスクドライブも急速に普及している。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の両規格に対応可能な高機能化、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には、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要求される。

従来の光ピックアップ装置の半導体レーザユニットを特許文献１に記載されている半導体レーザユニットを例にとって図７を用いて説明する。

図７（ａ）は従来の半導体レーザユニットの上面図であり、図７（ｂ）は同半導体レーザユニットの断面図（図７（ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図）である。

図７に示される半導体レーザユニットは、リードフレーム７００と、樹脂モールドにより成型されたパッケージ７１０と、受光素子７２０が集積され、レーザ光をパッケージ７１０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の反射光を受光し処理する回路を有するシリコン基板７３０と、パッケージ７１０の中央部にシリコン基板７３０を介して設置された半導体レーザ７４０と、下面にグレーティングパターン７５０ｂが形成され、上面にホログラムパターン７５０ａが形成されたホログラム素子７５０とで構成される。

上記半導体レーザユニットにおいて、図７（ｂ）に示すように、半導体レーザ７４０からの出射光７６０は、反射鏡でパッケージ７１０上方へ反射し、グレーティングパターン７５０ｂ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。光ディスクからの反射光７７０は、同じ経路を通過後、ホログラムパターン７５０ａで回折し、信号処理回路と集積された受光素子７２０に入射する。

ところで、上記半導体レーザユニットの構成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する場合、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２００ｍＷ以上の高出力の光が必要である。それを実現しようとすると、レーザ７４０の駆動電流が大きくなり、レーザ７４０の温度が上昇し、レーザ７４０の信頼性が低下する。レーザ７４０を安定して駆動させるためには、レーザ７４０で発生した熱を効率良く放散しなければならない。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７１０が熱伝導率の低い樹脂（熱伝導率が約０．５Ｗ／ｍ／ｄｅｇ）で形成されているため、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。

また、上記従来の半導体レーザユニットの構成でパッケージ７１０を小型化しようとすると、つまりパッケージ７１０の幅を狭くしようとすると、高機能化に伴うピン数増加が制限を受ける。なぜなら、パッケージ７１０の幅を狭くして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７００の加工技術では約０．４ｍｍピッチが限界であり、約０．４ｍｍピッチより狭めることができないからである。

次に、放熱改善という課題を解決している半導体レーザユニットを、特許文献２に記載されている半導体レーザユニットを例にとって図８を用いて説明する。

図８（ａ）は特許文献２に記載されている半導体レーザユニットの上面図であり、図８（ｂ）は同半導体レーザユニットの断面図（図８（ａ）のＹ−Ｙ’線における断面図）であり、図８（ｃ）は同半導体レーザユニットの断面図（図８（ａ）のＺ−Ｚ’線における断面図）である。

図８に示される半導体レーザユニットは、半導体レーザが搭載されたレーザユニット部８００と、受光素子が搭載された光検出器８１０と、レーザユニット部８００および光検出器８１０が設置された金属製基板８２０と、レーザユニット部８００および光検出器８１０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８２０に取り付けられた樹脂基板８３０とで構成される。

上記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８２０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。

またさらに、切欠き部が設けられたフレキシブル基板が板体に接着されるとともに、切欠き部を介して光学素子が板体に設置されており、光学素子とフレキシブル基板とがボンディングワイヤーで接続された光ヘッド装置が特許文献３に開示されている。

図９は、特許文献３に記載されている光ヘッド装置の外観図である。図９に示される光ヘッド装置は、金属で形成された板体９００と、板体９００の一方の面に接着され、一部に板体９００の面を露出させる切欠き部９１０が設けられたフレキシブル基板９２０と、切欠き部９１０を介して板体９００に取り付けられた光学素子構体９３０，９４０，９５０と、光学素子構体９３０，９４０，９５０の電気接続箇所と、フレキシブル基板９２０の配線とを接続したボンディングワイヤーとを備えている。光学素子構体９３０，９４０，９５０が、金属で形成された板体９００に取り付けられているので、特許文献３に記載されている光ヘッド装置の放熱効率は高い。

また、ピンピッチの狭小化という課題を解決している半導体レーザユニットとして、例えば特許文献４に記載されている半導体レーザユニットがある。

図１０は特許文献４に記載されている半導体レーザユニットの外観図である。図１０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１０００と、アウター部１０１０および折り曲げ部１０２０を有し、上端部１０３０においてワイヤーとボンディングされたフレキシブル基板１０４０と、半導体レーザ１０５０と、受光素子１０６０とで構成される。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１０１０の配線間隔は広く設定されている。

上記半導体レーザユニットは、フレキシブル基板１０４０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１０５０で発生した熱を金属製アイランド１０００の裏側から効率よく放散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 特開平８−２２７５３２号公報 特開２００２−１９８６０５号公報

しかしながら、特許文献２に記載されている半導体レーザユニットの構成では、小型化するためにユニット全体の幅を狭くしようとすると、樹脂基板８３０の開口部の幅のみを狭くすることになる。すなわち、レーザユニット部８００および光検出器８１０の搭載面積のみを狭くすることになる。しかしながら、高機能化を考えるとレーザユニット部８００および光検出器８１０の搭載面積を縮小させることはできない。従って、特許文献２に記載されている半導体レーザユニットの構成では、小型化と高機能化とを両立させることは困難である。さらに、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が無い。そのため、特許文献２に記載されている半導体レーザユニットでは、光ディスクドライブへ実装される光学素子の高集積化を考えた場合、パッケージに光学素子を接着して固定することができないという問題もある。

また、特許文献３に記載されている光ヘッド装置では、光学素子が板体９００に設置されているので放熱性は向上するが、板体９００からフレキシブル基板９２０がはみだす構成であるため、光ヘッドを薄型化することは困難である。また、光ヘッド装置は、図示はしていないが光学部品が収容された複数の筐体を接合することにより製造されるため、板体９００に設置された光学素子は、筐体接合時のダストで汚染される可能性が極めて高く、所望の特性を安定して確保することは困難である。

また、特許文献４に記載されている半導体レーザユニットでは、異なる立体構造部に半導体レーザ１０５０（発光素子）および受光素子１０６０が搭載され、さらに別の部分にフレキシブル基板１０４０が貼り付けられている。そのため、半導体レーザユニットを製造する際の工法が複雑になり、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、半導体レーザ１０５０および受光素子１０６０との電気接続がワイヤーボンドで行われるフレキシブル基板１０４０の端子部１０３０は、図１０に示されるように折り曲げられて金属製アイランド１０００に貼り付けられているため、製造時の作業が複雑化し、接着強度の維持が困難となるという問題もある。

本発明は、上記課題を考慮し、放熱効率が良く、小型化され、光学素子の高集積化が実現され、受発光素子がダストで汚染されず、さらに組立し易い構成を有する半導体レーザユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決し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、上面の中央部に第１の凹部が設けられている金属板と、第１の開口が設けられており、前記第１の開口が前記第１の凹部に位置するとともに、折り曲げられて前記金属板の対向する一対の両側面および前記第１の凹部に接する、配線パターンを有するフレキシブル基板と、発光素子と受光素子とを有し、前記第１の開口を介して、前記第１の凹部に配置された受発光部と、前記両側面に接する前記フレキシブル基板を前記両側面に固定する側面部および、前記第１の凹部を覆うように前記金属板の凸部に配置され、前記第１の凹部と対向する位置に第２の開口が設けられた上面部を有する枠体と、前記第２の開口を塞ぐ光学素子とを備える。

これにより、本発明の半導体レーザユニットは、放熱効率が良く、小型化され、光学素子の高集積化が実現され、受発光素子がダストや接着剤のガス等で汚染されず、さらに組立が容易である。

前記金属板の前記凸部の前記第１の凹部を囲む部位の上部には、前記枠体の前記上面部の厚みより大きい段差が設けられて第２の凹部が形成されており、前記上面部は、前記第２の凹部に配置されていてもよい。

前記光学素子は、入射した光を回折させるパターンを有していてもよい。
前記金属板は、銅を含む金属で形成されていてもよい。

本発明の半導体レーザユニットでは、発熱源である受発光部は、金属板の第１の凹部に配置されている。そのため、本発明により、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という効果が奏される。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、本発明の半導体レーザユニットでは、枠体が、金属板の対向する一対の両側面に沿うように折り曲げられたフレキシブル基板を上記両側面に接するように固定するので、フレキシブル基板は光ピックアップ装置の厚み方向にはみ出ない。これにより、光ピックアップ装置の薄型化を実現することができる。

さらに、枠体は、受発光部を覆うので、半導体レーザユニットを光ピックアップ装置に組み込む際に、受発光部へのダスト等の侵入を抑制することができる。これにより、特性が安定した光ピックアップ装置を実現することができる。

また、本発明の半導体レーザユニットでは、ファインピッチでの配線が可能なフレキシブル基板が用いられているので、高機能化に伴う多ピン化に対応する半導体レーザユニットを実現できるという効果が奏される。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、本発明の半導体レーザユニットは、発光素子からの出射光および受光素子への入射光を回折させる光学素子を備えるため、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。これにより、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という効果が奏される。つまり、光ピックアップ装置を構成する部品点数の削減、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。

このように、本発明は、高機能化および小型化の要求に対応することができ、高放熱で組み立てが容易な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。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
先ず、実施の形態１の半導体レーザユニットについて、図１および図２を参照して説明する。

図１は実施の形態１の半導体レーザユニットの組立斜視図である。図２（ａ）は、実施の形態１の半導体レーザユニットの上面図であり、図２（ｂ）は実施の形態１の半導体レーザユニットの側面図である。

実施の形態１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が実現されている。

実施の形態１の半導体レーザユニットの構成を、図１の組立斜視図を用いて説明する。
先ず、図１（ａ）に示すように、長さ方向の中央部の厚みが両端部より薄い金属板１００の厚みの薄い中央部（以下、「凹部」ともいう。）１００ａに、中央に開口が設けられ、金属板１００の幅の広さより広い幅を有するフレキシブル基板１３０が接着される。その際、フレキシブル基板１３０の開口が金属板１００の凹部１００ａに位置するように、フレキシブル基板１３０が金属板１００に接着される。なお、金属板１００の上記両端部は、以下、凸部１００ｂおよび凸部１００ｃともいう。

次に、図１（ｂ）に示すように、半導体レーザ１１０が実装されたシリコン基板１２０が、フレキシブル基板１３０の開口を介して、金属板１００の凹部１００ａに接着され固定される。その後、フレキシブル基板１３０の開口より長さ方向外側の２箇所の部位（フレキシブル基板１３０のインナー部１３０ａ；図１（ａ）参照）の端子と、シリコン基板１２０の端子とがワイヤー１４０で接続される。

次に、図１（ｃ）に示すように、フレキシブル基板１３０の金属板１００の幅からはみ出ている部分が、金属板１００の側面に折り曲げられる。そして、フレキシブル基板１３０の折り曲げられた部分を金属板１００の側面に固定するために、長さ方向の長さが金属板１００の凹部１００ａの長さ方向の長さよりも長く、長さ方向に対して直交する断面が「コ」字状の金属製の枠体１５０により、金属板１００の凹部１００ａが覆われ、枠体１５０の金属板１００の側面に位置する部位がその側面に固定される。これにより、フレキシブル基板１３０の折り曲げられた部分が金属板１００の側面に固定される。

なお、枠体１５０の内側の幅は、金属板１００の幅にフレキシブル基板１３０の厚さの２倍を加算した値である。また、枠体１５０の高さは、金属板１００の上記両端部（凸部１００ｂおよび凸部１００ｃ）の高さと凹部１００ａの高さとの差より長い。また、枠体１５０が金属板１００を覆う際、金属板１００の凸部１００ｂおよび凸部１００ｃの上に、枠体１５０の上面部が配置される。これにより、枠体１５０は、金属板１００の凹部１００ａの上方に空間を設けて、凹部１００ａを覆う。また、枠体１５０の上面の凹部１００ａと対向する部位には開口が設けられており、その開口が、その開口より大きいガラス性で板状の光学素子１６０により覆われ、光学素子１６０が枠体１５０の上面に接着され固定される。

次に、図２を用いて、実施の形態１の半導体レーザユニットの構成をさらに説明する。
実施の形態１の半導体レーザユニットは、図１を用いて説明したように、中央部に凹部１００ａが設けられ、表面にニッケルおよび金メッキが施された銅で形成された金属板１００を備える。また、実施の形態１の半導体レーザユニットは、半導体レーザ１１０と、シリコンの（１１１）面が利用された４５度マイクロミラーとが形成され、さらに、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を備える。

また、実施の形態１の半導体レーザユニットは、金属、例えば銅で形成された配線を、樹脂、例えばポリイミドで挟んだフレキシブル基板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基板１３０をそれぞれ電気的に接続するワイヤー１４０とを備える。さらに、実施の形態１の半導体レーザユニットは、金属板１００の側面に、フレキシブル基板１３０を折り曲げた状態で固定するための金属製の枠体１５０と、枠体１５０の上面部の開口を覆うように枠体１５０の上面部に設置され半導体レーザ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で板状の光学素子１６０とを備える。

図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、金属板１００のフレキシブル基板１３０とシリコン基板１２０とが実装される領域（金属板１００の凹部１００ａ）の厚みが、枠体１５０が実装される領域（金属板１００の凸部１００ｂおよび凸部１００ｃ）の厚みよりも薄くなるように加工されている。

また、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、フレキシブル基板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ている。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べて形成され、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の問題が発生しないように、例えば端子幅０．３５ｍｍ、ピッチ幅０．６５ｍｍでパッドが並べて形成されている。

枠体１５０の上面部の金属板１００の凹部１００ａと対向する部位には開口が設けられており、光学素子１６０は、例えば紫外線硬化樹脂等の接着剤によりその開口を覆うように枠体１５０の上面に固定される。接着剤は、金属製の枠体１５０上での広がりや、枠体１５０の開口からのはみ出しを防ぐため、粘性やチクソ性が高いことが好ましい。

また、枠体１５０は、接着もしくはレーザ溶接等によって、金属板１００に固定される。

このような実施の形態１の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１６０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１６０を透過してシリコン基板１２０に設けられた受光素子に入射する。

以上説明したように、実施の形態１の半導体レーザユニットでは、金属板１００からはみ出したフレキシブル基板１３０は、枠体１５０によって金属板１００の側面に折り曲げられた状態で固定される。そのため、実施の形態１の半導体レーザユニットは、小型化を実現している。

また、金属板１００の凹部１００ａは枠体１５０によって覆われるとともに、枠体１５０の上面部の開口は光学素子１６０によって覆われる。そのため、凹部１００ａに設けられている受発光部へのダスト等の侵入を防ぐことができる。これにより、実施の形態１の半導体レーザユニットを光ピックアップ装置へ取り付ける際、受発光部の特性を損なうことなく取り付け作業を行うことができる。

また、実施の形態１の半導体レーザユニットは、金属板１００の凹部１００ａにシリコン基板１２０およびフレキシブル基板１３０が設置されて組み立てられる。このように、複雑な工法を要することなく、実施の形態１の半導体レーザユニットを製造することができる。

また、実施の形態１の半導体レーザユニットでは、配線基板としてファインピッチで配線することができるフレキシブル基板１３０が用いられている。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、従来の幅の約１／５まで狭くすることができる。これにより、実施の形態１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ことができる。

また、実施の形態１の半導体レーザユニットでは、金属板１００の枠体１５０が設置される領域（凸部１００ｂおよび凸部１００ｃ）の厚みが、フレキシブル基板１３０およびシリコン基板１２０が設置される領域（凹部１００ａ）の厚みよりも厚いため、枠体１５０や光学素子１６０とワイヤー１４０との接触を防止することができる。凹部１００ａの深さは枠体１５０の上面部や光学素子１６０とワイヤー１４０とが接触しない深さでありさえすればよい。

以上の特長を有する実施の形態１の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と、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、実施の形態１の半導体レーザユニットでは、シリコン基板１２０は金属板１００（凹部１００ａ）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、実施の形態１の半導体レーザユニットは、容易に放熱することができる。その結果、実施の形態１の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と、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。

なお、図１を用いた組立工程の説明では、金属板１００へフレキシブル基板１３０を先に接着した後にシリコン基板１２０を実装したが、金属板１００へシリコン基板１２０を実装した後に、フレキシブル基板１３０を金属板１００へ設置してもよい。

また、実施の形態１では、図１（ｃ）および図２（ｂ）に示すように、ガラス製の光学素子１６０を枠体１５０の外部に設置したが、図３に示すように、光学素子１６０は枠体１５０の内側に設置してもよい。この場合も、枠体１５０の上面部の開口は光学素子１６０によってふさがれるので、受発光部へのダスト等の侵入を防ぐことができる。これにより、図３に示す半導体レーザユニットを光ピックアップ装置へ取り付ける際、受発光部の特性を損なうことなく取り付け作業を行うことができる。

さらに、光学素子１６０は、枠体１５０が金属板１００に固定された後、枠体１５０に接着剤で固定される場合を説明したが、光学素子１６０は、あらかじめ枠体１５０に低融点ガラスで固定され、その状態の枠体１５０が金属板１００に固定されてもよい。

また、金属板１００は銅で形成されていると限定されない。なお、銅を用いるとコストを抑えることができる。

また、金属板１００と枠体１５０とにより形成される空間には、透明な樹脂が充填されていてもよい。

また、枠体１５０は、不要な外光が凹部１００ａに配置される受光素子へ入射することを防止する効果もある。枠体１５０は金属で形成されていなくてもよい。

さらに、実施の形態１では、図１（ａ）に示すように、金属板１００の凹部１００ａは、凸部１００ｂと凸部１００ｃとで挟まれている。しかしながら、凹部１００ａの周囲に凸部が設けられており、凹部１００ａは周囲の凸部で囲まれていてもよい。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２の半導体レーザユニットについて、図４および図５を参照して説明する。

図４は実施の形態２の半導体レーザユニットの組立斜視図である。図５（ａ）は、その半導体レーザユニットの上面図であり、図５（ｂ）はその半導体レーザユニットの側面図である。なお、図１および図２の要素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省略する。

実施の形態２の半導体レーザユニットでも、実施の形態１の半導体レーザユニットと同様に、枠体１５０が設置される領域の金属板１００（凸部１００ｂおよび凸部１００ｃ）の厚みは、シリコン基板１２０およびフレキシブル基板１３０が設置される領域（凹部１００ａ）の厚みよりも厚い。

しかしながら、以下の点で、実施の形態２の半導体レーザユニットは、実施の形態１の半導体レーザユニットと異なる。すなわち、図４（ａ）に示すように、実施の形態２の半導体レーザユニットでは、枠体１５０が設置される領域の金属板１００（凸部１００ｂおよび凸部１００ｃ）の互いに対向する部位の上部に、段差が設けられて第２の凹部１０１が形成されている。第２の凹部１０１の深さ（段差）は、枠体１５０の上面部の厚さより深く、第２の凹部１０１に枠体１５０の上面部が配置される。これにより、図４（ｃ）および図５（ｂ）に示すように、金属板１００の最も厚い部位（凸部１００ｂおよび凸部１００ｃの最も厚い部位）の上に、板状の光学素子５００を安定して配置することができる。

このような実施の形態２の半導体レーザユニットは、金属板１００と、半導体レーザ１１０と、シリコン基板１２０と、フレキシブル基板１３０と、ワイヤー１４０と、金属板１００の側面にフレキシブル基板１３０を折り曲げた状態で固定するための金属性の枠体１５０と、枠体１５０の内側に設けられた、単に光を透過させるガラス製で板状の光学素子１６０と、金属板１００の凸部１００ｂおよび凸部１００ｃの上面に設けられた、入射光を透過、回折させる、板状の光学素子５００とで構成される。

光学素子５００の半導体レーザ１１０から遠い側の面には、光ディスクからの反射光を回折し受光部へと入射させるホログラムパターン５００ａが設けられている。光学素子５００は、金属板１００の凸部１００ｂおよび凸部１００ｃの上に設置された後、発光点に対し光軸が調整され、紫外線硬化樹脂等の接着剤で金属板１００に接着され固定される。

光学素子５００を枠体１５０の上ではなく、金属板１００の上に設置した理由は、受発光部とホログラムパターン５００ａとの距離が重要であり、金属板１００の上に光学素子５００を設置すれば、上記距離の精度を高くすることが可能となるためである。仮に、実施の形態１の半導体レーザユニットの枠体１５０の上に光学素子５００を設置すると、枠体１５０の上面部の厚み、および厚みのばらつきが、受発光部とホログラムパターン５００ａとの距離に反映されるため、所望の受光特性を安定して得ることができなくなる。

以上説明したように、実施の形態２の半導体レーザユニットは、光ディスクからの反射光を回折させるホログラムパターン５００ａを有する光学素子５００を備える。つまり、実施の形態２の半導体レーザユニットでは、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がユニット本体に集積化されている。これにより、実施の形態２の半導体レーザユニットを用いれば、光ディスクドライブの製造工程が従来よりも簡素化される。

また、光学素子５００は、枠体１５０の上ではなく金属板１００の凸部１００ｂおよび凸部１００ｃの上に設置される。これにより、受光部とホログラムパターンとの距離の精度が確保されるため、ホログラムパターンで回折した光を確実に受光素子へ入射させることができる。

さらに、実施の形態２では、図４（ａ）に示すように、金属板１００の凹部１００ａは、凸部１００ｂと凸部１００ｃとで挟まれている。しかしながら、凹部１００ａの周囲に凸部が設けられており、凹部１００ａは周囲の凸部で囲まれていてもよい。その場合、第２の凹部１０１は、その凸部の凹部１００ａを囲む部位の上部に形成され、第２の凹部１０１に枠体１５０の上面部が配置される。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３の光ピックアップ装置について、図６を参照して説明する。

図６（ａ）は実施の形態３の光ピックアップ装置６００の上面図であり、図６（ｂ）は光ピックアップ装置６００の断面図である。

光ピックアップ装置６００は、コリメートレンズ６１０と、反射鏡６２０と、対物レンズ６３０と、実施の形態１または２の半導体レーザユニット６４０と、半導体レーザユニット６４０の金属板の裏面に接着剤、例えばシリコン系の熱伝導性接着剤で接着され固定された放熱ブロック６５０とで構成される。

半導体レーザユニット６４０のフレキシブル基板のアウター部における光ピックアップのフレキシブル基板との配線接続は、図６（ｂ）に示されるように光ピックアップ装置６００外部の半田接続箇所６６０においてなされる。

このように、光ピックアップ装置６００は半導体レーザユニット６４０の金属板の裏面に放熱ブロック６５０を備え、また、金属板と光ピックアップ装置６００とは接触する。これにより、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。その結果、本実施の形態の光ピックアップ装置６００は、安定して動作することができる。

また、本実施の形態の光ピックアップ装置６００を構成する半導体レーザユニット６４０では、配線基板としてフレキシブル基板が用いられている。そして、半導体レーザユニット６４０のフレキシブル基板と光ピックアップ装置のフレキシブル基板との配線接続は、光ピックアップ装置６００外部の半田接続箇所６６０においてなされる。よって、光学素子とフレキシブル基板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倍以上距離を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６００では、半導体レーザユニット６４０への熱的負荷が大幅に削減される。

すなわち、半田実装箇所６６０とフレキシブル基板のアウター部との距離が離されるので、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は耐熱温度以上に加熱されない。その結果、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は発生せず、光学素子の特性劣化や信頼性の低下は起こらない。

なお、本実施の形態の光ピックアップ装置６００において、半導体レーザユニット６４０の金属板と放熱ブロック６５０とをシリコン系接着剤で接着して固定したが、熱伝導率の高い接着剤であ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用いてもよい。

本発明の半導体レーザユニットは、光ディスクドライブの光ピックアップ装置等に利用することができる。

実施の形態１の半導体レーザユニットの組立斜視図 （ａ）実施の形態１の半導体レーザユニットの上面図（ｂ）実施の形態１の半導体レーザユニットの側面図 実施の形態１と同効果が得られる光学素子の設置例の説明図 実施の形態２の半導体レーザユニットの組立斜視図 （ａ）実施の形態２の半導体レーザユニットの上面図（ｂ）実施の形態２の半導体レーザユニットの側面図 （ａ）実施の形態３の光ピックアップ装置の上面図（ｂ）実施の形態３の光ピックアップ装置の断面図 （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（ｂ）同半導体レーザユニットの断面図（図７（ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図） （ａ）特許文献２に記載の従来の半導体レーザユニットの上面図（ｂ）同半導体レーザユニットの断面図（図８（ａ）のＹ−Ｙ’線における断面図）（ｃ）同半導体レーザユニットの断面図（図８（ａ）のＺ−Ｚ’線における断面図） 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 特許文献４に記載の従来の半導体レーザユニットの外観図

符号の説明

１００ 金属板
１００ａ 凹部
１００ｂ 凸部
１００ｃ 凸部
１０１ 第２の凹部
１１０、７４０、１０５０ 半導体レーザ
１２０、７３０ シリコン基板
１３０、９２０、１０４０ フレキシブル基板
１３０ａ インナー部
１３０ｂ、１０１０ アウター部
１４０ ワイヤー
１５０ 枠体
１６０、５００ 光学素子
５００ａ ホログラムパターン
６００ 光ピックアップ装置
６１０ コリメートレンズ
６２０ 反射鏡
６３０ 対物レンズ
６４０ 半導体レーザユニット
６５０ 放熱ブロック
６６０ 半田接続箇所
６７０ 光ディスク
７００ リードフレーム
７１０ パッケージ
７２０、１０６０ 受光素子
７５０ ホログラム素子
７５０ａ ホログラムパターン
７５０ｂ グレーティングパターン
７６０ 出射光
７７０ 入射光（反射光）
８００ レーザユニット部
８１０ 光検出器
８２０ 金属製基板
８３０ 樹脂基板
９００ 板体
９１０ 切欠き部
９３０、９４０、９５０ 光学素子構体
１０００ 金属製アイランド
１０２０ 折り曲げ部
１０３０ 上端部

Claims (5)

1. 上面の中央部に第１の凹部が設けられている金属板と、
   第１の開口が設けられており、前記第１の開口が前記第１の凹部に位置するとともに、折り曲げられて前記金属板の対向する一対の両側面および前記第１の凹部に接する、配線パターンを有するフレキシブル基板と、
   発光素子と受光素子とを有し、前記第１の開口を介して、前記第１の凹部に配置された受発光部と、
   前記両側面に接する前記フレキシブル基板を前記両側面に固定する側面部と、前記第１の凹部を覆うように前記金属板の凸部に配置され、前記第１の凹部と対向する位置に第２の開口が設けられた上面部とを有する枠体と、
   前記第２の開口を塞ぐ光学素子と
   を備える半導体レーザユニット。
2. 前記金属板の前記凸部の前記第１の凹部を囲む部位の上部には、前記枠体の前記上面部の厚みより大きい段差が設けられて第２の凹部が形成されており、
   前記上面部は、前記第２の凹部に配置されている
   請求項１記載の半導体レーザユニット。
3. 前記光学素子は、入射した光を回折させるパターンを有する
   請求項１または２記載の半導体レーザユニット。
4. 前記金属板は、銅を含む金属で形成されている
   請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体レーザユニット。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体レーザユニットを備える
   光ピックアップ装置。
   

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