JP2006155757A - 光ピックアップ - Google Patents

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Abstract

【課題】 レーザドライバICの発熱による、素子の性能低下や寿命劣化、誤動作を防ぐことができる信頼性の高い光ピックアップを提供することを目的とする。
【解決手段】
フレキシブルプリント基板上にレーザドライバICの外形よりも広い面積を有し、表面が露出した、配線パターンと同一の材質からなる金属パターンを設けることで達成される。さらに、フレキシブルプリント基板のレーザドライバICを実装した面とは反対の面と、金属パターンが、向かい合って重なるように、フレキシブルプリント基板のレーザドライバIC実装部分を折り曲げるとよい。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ディスクの記録面に記録された情報を再生または情報を記録する光ピックアップに関し、さらにそれを用いたディスク装置に関する。
一般的な光ピックアップは、主に対物レンズ駆動装置、光学系およびフレキシブルプリント基板の3つのブロックから構成されている。対物レンズ駆動装置は、対物レンズをフォーカシング方向とトラッキング方向に駆動することでディスクの回転に追従して正確に情報を記録または再生する。光学系は、レーザ光を対物レンズで絞込み、ディスクの情報をその反射光を利用して再生を行う、あるいはディスクの記録層にレーザのエネルギーを集中させて情報の記録を行う光学部品で構成される。フレキシブルプリント基板は、対物レンズ駆動装置や光学系を外部の回路基板と電気的に接続する。
このような光ピックアップには、記録・再生時に発熱する主な部品として、レーザ光を射出する半導体レーザ、その駆動制御を行うレーザドライバIC、記録時にレーザパワーをモニタするフロントモニタ、ディスクからの反射光を検出する光検出器、対物レンズをフォーカシング方向とトラッキング方向に駆動するコイルが搭載されている。これら部品の発熱のため、光ピックアップの温度が上昇する。特に、DVD−RAM/R/RW、CD−R/RWなどのディスクに情報を記録する機能を有する記録型光ピックアップでは、半導体レーザ、やレーザドライバICの発熱は大きくなる。さらに記録速度が高速になるほど、高出力の半導体レーザが必要となる。また伝送路特性を確保するために、半導体レーザとレーザドライバICを近接して配置することが要求される。特にDVDの記録速度が8倍速以上となる場合、良好な高周波信号を半導体レーザまで伝送するために、ライトストラテジと呼ばれる記録用信号波形を生成する回路をレーザドライバICに内蔵する必要がある。この回路は従来、光ディスク装置側の回路基板上のICに内蔵されていたものであるが、この回路が搭載されたことで、レーザドライバICの発熱はさらに増加する。そのため、発熱による部品の性能低下や寿命劣化、誤動作などを引き起こす可能性があった。
このような発熱による問題に対して、レーザドライバICのヒートフスレッダを、フレキシブルプリント基板に設けた、スルーホールで裏面の銅箔パターンに接続されているレーザドライバIC実装面の銅箔パターンにはんだで接続し、さらに裏面の銅箔パターンを銅合金を材質とするピックアップカバーに接続したピックアップがある(下記非特許文献1を応用した図10に示す例)。これによると、レーザドライバICより発生した熱は、裏面の銅箔パターンやピックアップカバーによって十分広い面積に拡散されるため、レーザドライバICの温度を低く抑えることができるとされている。
エレクトロニクスのための熱設計完全入門(発行所:日刊工業新聞社、発行年月日:1997年7月18日、著者:国峰尚樹)(第130−131頁、第11−11図)
上記従来技術では、フレキシブルプリント基板の銅箔層が単層である場合には、レーザドライバICを実装するための配線パターンのために十分な面積の銅箔パターンを確保できない。さらに、カバーの熱伝導率が小さいステンレス系の金属を用いた場合には、レーザドライバICの熱がカバーの面内方向に拡散されず、十分な放熱性能が得られないという恐れがあった。
本発明は、レーザドライバICの発熱による、素子の性能低下や寿命劣化、誤動作を防ぐことができる信頼性の高い光ピックアップを提供することを目的とする。
上記目的は、フレキシブルプリント基板上にレーザドライバICの外形よりも広い面積を有し、表面が露出した、配線パターンと同一の材質からなる金属パターンを設けることで達成される。さらに、フレキシブルプリント基板のレーザドライバICを実装した面とは反対の面と、金属パターンが、向かい合って重なるように、フレキシブルプリント基板のレーザドライバIC実装部分を折り曲げるとよい。
また、フレキシブルプリント基板上にレーザドライバICのグラウンド配線パターンを延長してレーザドライバICの外形よりも広い面積を有し、表面が露出した金属パターンを設けることで達成される。さらに、フレキシブルプリント基板のレーザドライバICを実装した面とは反対の面と、金属パターンが、向かい合って重なるようにフレキシブルプリント基板のレーザドライバIC実装部分を折り曲げるとよい。さらに、金属パターンを折り曲げた後に、金属パターンの折り曲げ部を切断してもよい。
また、フレキシブルプリント基板のレーザドライバIC実装部分で、フレキシブルプリント基板のレーザドライバICを実装した面とは反対の面に、ピックアップ筺体の熱伝導率以上の(より好ましくは、ピックアップ筺体の熱伝導率より大きい)熱伝導率を有する金属部材を設置することで達成される。
本発明によれば、フレキシブルプリント基板のレーザドライバIC実装部分において、フレキシブルプリント基板とカバーとの間にアルミニウムや銅などの金属部材あるいは金属パターンを設置する構造としている。そのため、レーザドライバICで発生した熱が金属部材あるいは金属パターンに伝えられると、金属部材あるいは金属パターンの面内方向に広く拡散される。その後、カバーに伝わり、ピックアップの周囲空気へ放熱される。このようにレーザドライバICの熱を広い面積から放熱できるので、レーザドライバICの温度上昇を抑制して性能低下、寿命劣化および誤動作を防ぐことができる。したがって、信頼性の高い光ピックアップを提供することができる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図9は本発明光ピックアップを適用したディスク装置の分解斜視図である。同図において、ディスク装置1は、主にボトムケース10と、情報の記録媒体であるディスクを装置内へ搬入または装置外へ搬出するためのディスクトレイ4と、ディスク装置内に搭載された電子部品の駆動制御および信号処理を行う半導体部品が搭載された回路基板9などから構成される。ボトムケース10の上面と前面には、それぞれトップケース2、フロントパネル3が設けられ、ボトムケース10の前記上面および前面を覆っている。
前記ディスクトレイ4には、ユニット化された機構部(以下、ユニットメカと称す)6が取付けられ、その下面はアンダーカバー8で覆われている。ユニットメカ6には、ディスクを回転させるためのスピンドルモータ5と、ディスク上に情報を記録または再生する光ピックアップ7と、光ピックアップ7を図示しない案内軸に沿ってディスクの半径方向に移動させるための光ピックアップ送り機構などが搭載されている。
図8は光ピックアップ7の斜視図である。同図において、光ピックアップ7は、主に対物レンズ駆動装置74、光学系およびフレキシブルプリント基板75の3つの要素から構成されている。対物レンズ駆動装置74は、ディスクの回転に追従して正確に情報を記録または再生するために、対物レンズをフォーカシング方向とトラッキング方向に駆動する機構となっている。光学系は、レーザ光を射出する半導体レーザ71と、半導体レーザ71の駆動制御を行うレーザドライバIC72と、半導体レーザからの光を分岐したりディスク上へ集光したりする図示されないレンズやミラーと、ディスクからの反射光を受光する光検出器73などで構成される。フレキシブルプリント基板75は、対物レンズ駆動装置74や光学系を回路基板9とを複数の配線パターンによって電気的に接続する。このフレキシブルプリント基板75は絶縁性を確保するために表面をポリイミドで皮膜しており、ピックアップ筐体70の表面に沿ってひきまわされ、その上にカバーを被せて固定される。
ここで、ピックアップ7の上下方向を図8に示す矢印の方向で定義する。つまり、ピックアップ筺体70に対して、第一の上カバー76aおよび第二の上カバー76bが取付けられる側を上方向、下カバー76cが取付けられる側を下方向とする。
図1は本発明の一実施例である光ピックアップ7のフレキシブルプリント基板75の部分的な平面図であり、図2はレーザドライバIC72の実装部の部分的な断面図である。
レーザドライバIC72は、フレキシブルプリント基板75の、図1での紙面表側に、はんだ79を用いて実装される。レーザドライバIC72には、内部のチップの発熱を拡散させるためにヒートスプレッダ72aが取付けられている。本実施例では、ヒートスプレッダ72aとフレキシブルプリント基板75のグラウンド配線パターン75aとを、はんだ79を用いて電気的、熱的に接続している。これにより、レーザドライバIC72とフレキシブルプリント基板75のグラウンド配線パターン75aとの間の熱抵抗を低減できることに加えて、レーザドライバIC72のグラウンド強化が図れ、電気特性を良好に保つことができる。
また本実施例では、フレキシブルプリント基板75のコネクタ端子部75dとレーザドライバIC72実装部との間に、レーザドライバIC72の外形よりも面積が大きく、その表面が露出している金属パターン75cを設けてある。この金属パターン75cは、その他の配線パターン75eと同一の材質で、例えば銅で形成される。また、フレキシブルプリント基板75のレーザドライバIC72実装部には、複数の配線パターン75eがあるため、金属パターンをこの部分に確保するのは困難である。そこで、本実施例では、金属パターン75cを、図1に示す折り目でレーザドライバIC72実装部を山折りにしたときに、図2のようにレーザドライバIC72の外形と金属パターン75cの外形が重なる位置に配置してある。ここで、金属パターン75cと接触するフレキシブルプリント基板75の面(レーザドライバIC72実装面の裏面)においては、グラウンド配線パターン75a以外の配線パターン75eの表面はポリイミドの皮膜が覆っており、金属パターン75cと配線パターン75eが導通することはない。また、金属パターン75cは図2のようにレーザドライバIC72の実装面とは反対方向に折り曲げるので、金属パターン75cとレーザドライバIC72の端子が導通することもない。これにより、金属パターン75cとして広い面積を確保できるので、第一の上カバー76aが、アルミニウムや銅などに対して熱伝導率の小さなステンレス鋼などの場合においても、レーザドライバIC72の発熱を、この金属パターン75cによって広範囲に拡散できる。その後、レーザドライバIC72の発熱は、第一の上カバー76aに伝熱し、第一の上カバー76aの表面から周囲の空気へ放熱される。したがって、大きな放熱面積が確保でき、レーザドライバIC72の温度をレーザドライバIC72の保障温度に対して低く抑えることができる。 このように、本実施例では部品点数を増やすことなく、レーザドライバIC72の温度上昇を抑制する効果が得られる。また、本実施例では、金属パターン75cは、他の配線パターンと電気的に接続していない。このため、製作が困難な細い配線パターンを必要としないため、フレキシブルプリント基板75の歩留まりが向上し、製造コストを低減できる。
さらに望ましくは、グラウンド配線パターン72aと金属パターン75cの間および金属パターン75cと第一の上カバー76aの間にシリコーン樹脂78などを介在させることで、部材間の密着性を高めるとよい。これにより、グラウンド配線パターン72aと金属パターン75cとの間の熱抵抗および金属パターン75bと第一の上カバー76aとの間の熱抵抗を、部材間に空気層が介在する場合に比べて小さくできるので、レーザドライバIC72の温度をレーザドライバIC72の保障温度に対して低く抑えることができる。
さらに望ましくは、図3のようにグラウンドパターン75aと金属パターン75cに穴を開けて、その穴にシリコーン樹脂78などを挿入してもよい。これにより、フレキシブルプリント基板75を折り曲げた後にシリコーン樹脂78を注入できるので作業効率の向上が図れる。また、シリコーン樹脂78によって、部材間の密着性が高められ、グラウンド配線パターン72aと金属パターン75cとの間の熱抵抗および金属パターン75bと第一の上カバー76aとの間の熱抵抗を、部材間に空気層が介在する場合に比べて小さくできる。したがって、レーザドライバIC72の温度をレーザドライバIC72の保障温度に対して低く抑えることができる。
次に、本発明の他の実施例を示す光ピックアップ7について図3と図4を用いて説明する。図4は本発明の一実施例である光ピックアップ7のフレキシブルプリント基板75の部分的な平面図であり、図5はレーザドライバIC72の実装部の部分的な断面図である。
レーザドライバIC72は、フレキシブルプリント基板75の、図4での紙面裏側に、はんだ79を用いて実装される。レーザドライバIC72には、内部のチップの発熱を拡散させるためにヒートスプレッダ72aが取付けられている。本実施例では、ヒートスプレッダ72aとフレキシブルプリント基板75のグラウンド配線パターン75aとを、はんだ79を用いて電気的、熱的に接続している。これにより、レーザドライバIC72とフレキシブルプリント基板75のグラウンド配線パターン75aとの間の熱抵抗を低減できることに加えて、レーザドライバIC72のグラウンド強化が図れ、電気特性を良好に保つことができる。
また、本実施例では、フレキシブルプリント基板75上のパターンのうち、レーザドライバIC72のグラウンド配線パターン75aをフレキシブルプリント基板75のコネクタ端子部75dと反対方向へ延長し、その端部に金属パターン75bを設けてある。このように金属パターン75bをフレキシブルプリント基板75本体の外部に設けたことで、他の配線パターン75eに関係なく金属パターン75bの面積を拡大することができる。また、この金属パターン75bは、その他の配線パターン75eと同一の材質、例えば銅で形成される。そして、この金属パターン75bを図4に示す折り目から谷折りにして、金属パターン75bとグラウンド配線パターン75aを重ねる構造としてある。ここで、金属パターン75bと接触するフレキシブルプリント基板75の面(レーザドライバIC72実装面の裏面)においては、グラウンド配線パターン75a以外の配線パターン75eの表面はポリイミドの皮膜が覆っており、金属パターン75bと配線パターン75eが導通することはない。また、金属パターン75bは図4のようにレーザドライバIC72の実装面とは反対方向に折り曲げるので、金属パターン75bとレーザドライバIC72の端子が導通することもない。これにより、第一の上カバー76aが、アルミニウムや銅などに対して熱伝導率の小さなステンレス鋼などの場合においても、レーザドライバIC72の発熱は、金属パターン75bによって面内の広い範囲に拡散される。その後、第一の上カバー76aに伝熱し、第一の上カバー76aの表面から周囲の空気へ放熱される。したがって、大きな放熱面積が確保でき、レーザドライバIC72の温度をレーザドライバIC72の保障温度に対して低く抑えることができる。このように、本実施例では部品点数を増やすことなく、レーザドライバIC72の温度上昇を抑制する効果が得られる。
さらに本実施例では、金属パターン75bは、レーザドライバIC72のグラウンド配線パターン75aと連続したパターンとしてある。これにより、レーザドライバIC72の発熱は、ヒートスプレッダ72aとフレキシブルプリント基板75のグラウンド配線パターン75aまで、はんだ79を介して伝熱された後、グラウンド配線パターン75aから金属パターン75bへの上方向(グラウンド配線パターン75aの厚さ方向)の伝熱に加えて、グラウンド配線パターン75a内部(グラウンド配線パターン75aの面内方向)を通じても金属パターン75bへ伝熱される。このように、グラウンド配線パターン75aから金属パターン75bまでの放熱経路を増やすことができるので、レーザドライバIC72の温度をレーザドライバIC72の保障温度に対して低く抑えることができる。
このように、本実施例では部品点数を増やすことなく、また、金属パターン75bのずれがないので、作業効率を落とすことがない。
さらに望ましくは、グラウンド配線パターン75aと金属パターン75bの間および金属パターン75bと第一の上カバー76aの間にシリコーン樹脂78などを介在させることで、部材間の密着性を高めるとよい。これにより、グラウンド配線パターン72aと金属パターン75bとの間の熱抵抗および金属パターン75bと第一の上カバー76aとの間の熱抵抗を、部材間に空気層が介在する場合に比べて小さくできるので、レーザドライバIC72の温度をレーザドライバIC72の保障温度に対して低く抑えることができる。
また、本実施例では、金属パターン75bは、レーザドライバIC72のグラウンド配線パターンと連続したパターンとしているが、第一の上カバー76aをピックアップ筺体70に固定した後に、金属パターン75bの折り曲げ部(図3中のA部)を、切断もよい。
次に、さらに本発明の他の実施例を示す光ピックアップについて図6と図7を用いて説明する。図6は本発明の一実施例である光ピックアップのレーザドライバIC実装部の部分的な断面図であり、図7はレーザドライバIC実装部の分解斜視図である。
また本実施例では、フレキシブルプリント基板75のレーザドライバIC72実装部の上側に、レーザドライバIC72の外形よりも面積が大きい金属部材77を配置する構造としてある。この金属部材77は、アルミニウムや銅などの熱伝導率が100W/m/K以上の材質で構成される。ここで、金属部材77と接触するフレキシブルプリント基板75の面(レーザドライバIC72実装面の裏面)においては、グラウンド配線パターン75a以外の配線パターン75eの表面はポリイミドの皮膜が覆っており、金属部材77と配線パターン75eが導通することはない。また、金属部材77は図6のようにレーザドライバIC72の実装面とは反対方向に配置するので、金属部材77とレーザドライバIC72の端子が導通することもない。これにより、レーザドライバIC72の発熱は、グラウンド配線パターン75aを介して金属部材77に伝えられると、金属部材77の面内方向に広げられる。その後、レーザドライバIC72の発熱は、第一の上カバー76aに伝熱し、第一の上カバー76aの表面から周囲の空気へ放熱される。したがって、第一の上カバー76aが、アルミニウムや銅などに対して熱伝導率の小さなステンレス鋼などの場合においても、レーザドライバIC72の発熱を金属部材77の面内方向に拡散できるので、大きな放熱面積が確保でき、レーザドライバIC72の温度をレーザドライバIC72の保障温度に対して低く抑えることができる。
さらに望ましくは、グラウンド配線パターン72aと金属部材77の間および金属部材77と第一の上カバー76aとの間にシリコーン樹脂などを介在させることで、部材間の密着性を高めるとよい。これにより、グラウンド配線パターン72aと金属部材77との間の熱抵抗および金属部材77と第一の上カバー76aとの間の熱抵抗を、部材間に空気層が介在する場合に比べて小さくできるので、レーザドライバIC72の温度をレーザドライバIC72の保障温度に対して低く抑えることができる。
また別の実施例として、片面に接着性を有し、レーザドライバIC72の外形よりも面積が大きい金属部材77を用いて、金属部材77を第一の上カバー76aの下面に貼付ける構造としてもよい。この金属部材77は、アルミニウムや銅などの熱伝導率が100W/m/K以上の材質で構成される。そして、金属部材77とフレキシブルプリント基板75やそのグラウンド配線パターン72aが密着するように、第一の上カバー76aをピックアップ筺体70に固定する。これにより、組立て中に金属部材77の位置がずれることがないので、組立て性の向上が図れる。また、第一の上カバー76aが、アルミニウムや銅などに対して熱伝導率の小さなステンレス鋼などの場合においても、レーザドライバIC72の発熱を金属部材77の面内方向に拡散できるので、大きな放熱面積が確保でき、レーザドライバIC72の温度をレーザドライバIC72の保障温度に対して低く抑えることができる。
本実施例では、接着性を有する金属部材77を第一の上カバー76aに貼付ける構造としたが、接着性を有する金属部材77を、フレキシブルプリント基板75のあるグラウンド配線パターン75に貼付ける構造としてもよい。この場合、金属部材77と第一の上カバー76aの下面が密着するように、第一の上カバー76aをピックアップ筺体70に固定することで、同様の効果が得られる。
本発明は、光ピックアップやそれを用いたディスク装置において、ディスクへの情報記録の高速化や高密度化を可能にする。
本発明の一実施例を示す、フレキシブルプリント基板の部分的な平面図。 本発明の一実施例を示す、レーザドライバIC実装部の部分的な断面図。 本発明の一実施例を示す、フレキシブルプリント基板の部分的な平面図。 本発明の一実施例を示す、レーザドライバIC実装部の部分的な断面図。 本発明の一実施例を示す、レーザドライバIC実装部の部分的な断面図。 本発明の一実施例を示す、レーザドライバIC実装部の部分的な断面図。 本発明の一実施例を示す、レーザドライバIC実装部の分解斜視図。 本発明の一実施例を示す、光ピックアップの斜視図である。 本発明の一実施例を示す、光ディスク装置の分解斜視図である。 従来例を示す、レーザドライバIC実装部の部分的な断面図。
符号の説明
1 ディスク装置
2 トップケース
3 フロントパネル
4 ディスクトレイ
5 スピンドルモータ
6 ユニットメカ
7 光ピックアップ
8 アンダーカバー
9 回路基板
10 ボトムケース
70 ピックアップ筺体
71 半導体レーザ
72 レーザドライバIC
72a ヒートスプレッダ
73 光検出器
74 対物レンズ駆動装置
75 フレキシブルプリント基板
75a グラウンド配線パターン
75b グラウンド配線パターンを延長した金属パターン
75c コネクタ端子部とレーザドライバIC72実装部との間に設けた金属パターン
75d コネクタ端子部
75e 配線パターン
75f スルーホール
75g 銅箔パターン
76a 第一の上カバー
76b 第二の上カバー
76c 下カバー
76d ピックアップカバー
77 金属部材
78 シリコーン樹脂
79 はんだ

Claims (6)

  1. ディスクの情報の再生あるいは記録をするためのレーザ光を射出する半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動するレーザドライバICと、前記半導体レーザとレーザドライバICを外部の回路基板と電気的に接続する配線パターンを有するフレキシブルプリント基板と、をピックアップ筐体に搭載した光ピックアップにおいて、
    フレキシブルプリント基板上にレーザドライバICの外形よりも広い面積を有し、表面が露出した、前記配線パターンと同一の材質からなる金属パターンを設けたことを特徴とする光ピックアップ。
  2. 請求項1に記載の光ピックアップにおいて、前記フレキシブルプリント基板の前記レーザドライバICを実装した面とは反対の面と、前記金属パターンが、向かい合って重なるように前記フレキシブルプリント基板のレーザドライバIC実装部分を折り曲げたことを特徴とする光ピックアップ。
  3. ディスクの情報の再生あるいは記録をするためのレーザ光を射出する半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動するレーザドライバICと、前記半導体レーザとレーザドライバICを外部の回路基板と電気的に接続する配線パターンを有するフレキシブルプリント基板と、をピックアップ筐体に搭載した光ピックアップにおいて、
    フレキシブルプリント基板上にレーザドライバICのグラウンド配線パターンを延長してレーザドライバICの外形よりも広い面積を有し、表面が露出した金属パターンを設けたことを特徴とする光ピックアップ。
  4. 請求項3に記載の光ピックアップにおいて、前記フレキシブルプリント基板の前記レーザドライバICを実装した面とは反対の面と、前記金属パターンが、向かい合って重なるように前記フレキシブルプリント基板のレーザドライバIC実装部分を折り曲げたことを特徴とする光ピックアップ。
  5. 請求項4に記載の光ピックアップにおいて、前記金属パターンを折り曲げた後に、前記金属パターンの折り曲げ部を切断したことを特徴とする光ピックアップ。
  6. ディスクの情報の再生あるいは記録をするためのレーザ光を射出する半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動するレーザドライバICと、前記半導体レーザとレーザドライバICを外部の回路基板と電気的に接続する配線パターンを有するフレキシブルプリント基板と、をピックアップ筐体に搭載した光ピックアップにおいて、
    フレキシブルプリント基板のレーザドライバIC実装部分で、前記フレキシブルプリント基板の前記レーザドライバICを実装した面とは反対の面に、前記ピックアップ筺体の熱伝導率以上の熱伝導率を有する金属部材を設置したことを特徴とする光ピックアップ。
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