JP2006237418A - 半導体レーザ装置及びそれを用いた光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】
樹脂モールドで構成した半導体レーザ装置において、熱を効率良く放出することができる光ピックアップを提供する。
【解決手段】
フレーム基板２のレーザ素子搭載部７にレーザ素子４と電気的に外部接続するためのフレキシブル配線５を備え、このフレキシブル配線５を覆うように樹脂枠１をフレーム基板２に形成する。フレーム基板２には、レーザ素子搭載面７から裏面３６に貫通する貫通孔３１を形成し、この貫通孔３１に樹脂モールドを充填する。貫通孔３１に充填された樹脂モールドはフレーム基板２の裏面から突出しないように形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクの記録再生機器に組み込まれる光ピックアップの半導体レーザ装置に関し、さらに本発明の半導体レーザ装置を用いた光ピックアップに関するものである。

光ディスクは大容量記録が可能で取り扱いも容易であることから、コンピュータ装置の記憶媒体として広く利用されている。そして、コンピュータ装置の小型・薄型化にともなって光ディスク装置も同様に大幅な小型・薄型化が進められている。このため、光ディスク装置に組み込まれる光ピックアップを構成する半導体レーザ装置には、小型・薄型化を図るための新たな構成が望まれている。
半導体レーザ素子を搭載した従来の半導体レーザ装置として、特許文献１に開示されているものがある。この従来技術は、リードフレームの板状の搭載部表面にヒートシンクを介してＬＤチップが搭載されており、リードフレームにはＬＤチップを封入する樹脂モールドが形成されている。リードフレームのＬＤチップを搭載する搭載部側と反対の端部側には、ＬＤチップに電流供給するための複数の電極リード部が一方向に延びて形成されている。ＬＤチップを搭載する搭載部の裏面側の部分は、樹脂モールドからリードフレームが突出して露出しており、ＬＤチップで発生した熱を搭載部裏面から放出する構成となっている。

また、別の従来の半導体レーザ装置として、特許文献２に開示されているものがある。この従来技術は、金属製のアイランドの異なる搭載面にＬＤチップと受光素子を搭載しており、アイランドの側面にはＬＤチップおよび受光素子と電気的に接続されたフレキシブルシートが取り付けられている。フレキシブルシートは、アイランドに形成されたすき間に挿入され、アイランド側面に貼り付けることで保持している。さらにＬＤチップおよび受光素子とワイヤボンディングで接続できるようにフレキシブルシートのワイヤボンディング部を局部的に折り曲げている。また、アイランドの鍔部よりも下方部は、ソケット形状にしてベース基板の孔に嵌合状に差し込むように形成されている。金属製のアイランドにＬＤチップを搭載することで、ＬＤチップで発生した熱を放出する放熱性能を高め、同時に複数のリード部をフレキシブルシートによって幅寸法を大幅に縮小するように構成したものである。

特開平１１−３０７８７１号公報

特開２００２−１９８６０５号公報

特許文献１は、ＬＤチップで発生した熱を放出するために、リードフレームのＬＤチップ搭載部の裏面を樹脂モールドから突出して露出するように構成している。このため、リードフレームはＬＤチップ搭載部と電極リード部で厚さが異なる形状となっている。ＬＤチップの発生熱を効率良く放出するには搭載部を厚くして熱容量を大きくする方が良く、一方電極リードの折り曲げ成形を考慮すると電極リードは薄い方が良い。しかしながら、このような厚さが大きく異なる形状のリードフレームを形成するには、金型によるプレス成形では困難な面があるため、２枚のリードフレームを貼り合せる方法やハーフエッチングで段差を形成する方法あるいは機械加工による方法が採られるが、いずれの方法も手間と時間がかかるため、低価格化は困難で量産向きではない。また、リードフレームから樹脂モールドが分離せずに接続及び保持するには、リードフレームを樹脂モールドで覆うように構成しなければならない。このため、ＬＤチップ搭載部の裏面を樹脂モールドから突出させようとすると、リードフレームは部分的に厚さが異なった形状にしなければならない。しかしながら、前述したように、厚さが大きく異なる形状のリードフレーム形成は、手間と時間がかかるため、低価格化は困難で量産向きではない。また、半導体レーザ装置の小型、薄型化を図るには、リードフレームや樹脂モールド部分を小さく薄くすることが必要であり、同時に実装状態の投影面積を小さくすることが重要である。つまり、外部の配線基板と電気的に接続する形状を考えると、実装状態の投影面積を小さくするためには、電極リードを樹脂モールド近傍で折り曲げて、外部の配線基板を半導体レーザ装置の上面側に配置するような構成が望ましい。しかしながら、樹脂モールド部分を小さく薄くした状態で電極リードを樹脂モールド近傍で折り曲げると、電極リードの折り曲げ変形に伴って樹脂モールド部分が変形し、変形が大きい場合には樹脂モールド部分が破損する恐れがある。樹脂モールド部分の破損を避けるには、電極リードの折り曲げ位置を樹脂モールドから遠ざけたり、樹脂モールド部分を大きく厚くしたりする必要があるが、結果として実装状態の投影面積が大きくなるため半導体レーザ装置の小型化は困難である。リードフレームの電極リードを薄くすることで折り曲げの変形を小さくし樹脂モールド部の破損を防ぐことも考えられるが、繰り返しの折り曲げで電極リードが断線する危険性が高まることもある。

また、特許文献２は、ＬＤチップの放熱性能を高めるため金属製のアイランドにＬＤチップを搭載し、アイランドの側面にフレキシブルシートを貼り付けてＬＤチップと電気的に接続するように構成している。アイランドは、フレキシブルシートを挿入するすき間を側面に形成したり、ＬＤチップと受光素子を異なる面に搭載する構成になっていたりと非常に複雑な形状である。このため、アイランドは金型成形や粉末成形あるいは機械加工で形成することとなり、リードフレームのような簡単なプレス成形で形成することが困難である。したがって、アイランドの加工費はリードフレームよりも高いと予想され、低価格化や量産性向きではない。また、ＬＤチップおよび受光素子の搭載面とフレキシブルシートの貼り付け面が異なっているため、フレキシブルシートの端部を局部的に折り曲げて電気接続するためのワイヤボンディングを容易に行えるようにしている。このため、フレキシブルシートに予め折り曲げ癖を付けるフォーミング処理を行う必要があり、特別な処理加工の追加によって部材コストが増加してしまう。さらに、アイランドの鍔部よりも下方側をソケット形状にしてベース基板の孔に嵌合状に差し込む構成であるため、ベース基板に対して直立した形状で実装される。したがって、半導体レーザ装置を取り付けたときの実装状態の投影面積が大きくなり小型化、薄型化が望めない。また、ベース基板の孔にソケット部を差し込む形状であるため、ある程度の大きさがソケット部に要求されることになり、半導体レーザ装置自身の小型化、薄型化も望めないこととなる。さらに、ＬＤチップで発生した熱はアイランドに伝わり、そこからベース基板に放出されることになるが、鍔部にはフレキシブルシートを挿入するためのすき間が形成され、ソケット部にはフレキシブルシートが側面に貼り付けられている。このため、すき間やフレキシブルシートを介して熱が伝わることになり、ベース基板へ放出するまでの熱伝達経路の熱抵抗が大きくなる。したがって、ＬＤチップで発生した熱を効率良くベース基板に放熱することができないなどの問題がある。

本発明は上記の課題のうち少なくとも１つを解決するためになされたものである。
本発明の目的は、樹脂モールドで構成した半導体レーザ装置であっても、半導体レーザ素子が発生する熱を効率良く放出することができ、しかも低価格で量産性に優れた小型・薄型の半導体レーザ装置を提供することにある。同時に、この半導体レーザ装置を組み込んだ小型・薄型の光ピックアップを提供することにある。

上記課題は、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を搭載したサブマウントと、前記サブマウントを介して前記半導体レーザ素子を搭載するフレーム基板と、前記半導体レーザ素子と前記サブマウントを保護するように前記フレーム基板に樹脂モールドによって樹脂枠が形成された半導体レーザ装置において、前記フレーム基板には、前記半導体レーザ素子搭載面から裏面に貫通する孔が形成され、この孔内に前記樹脂モールドの一部が充填されて前記樹脂枠が保持形成されているとともに、前記貫通孔に充填された樹脂モールドは、前記半導体レーザ素子搭載面の裏面と略同一平面となるように形成されており、前記樹脂枠の内側に配置された前記フレーム基板の前記半導体レーザ素子搭載面には、前記半導体レーザ素子と電気的に外部接続するためのフレキシブル配線が、前記樹脂枠で覆われて取り付けられていることで解決できる。

また、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を搭載したサブマウントと、前記サブマウントを介して前記半導体レーザ素子を搭載するフレーム基板と、前記半導体レーザ素子と前記サブマウントを保護するように前記フレーム基板に樹脂モールドによって樹脂枠が形成された半導体レーザ装置において、前記フレーム基板には、前記半導体レーザ素子搭載面から裏面に貫通する孔が形成され、この孔内に前記樹脂モールドの一部が充填されて前記樹脂枠が保持形成されているとともに、前記貫通孔に充填された樹脂モールドは、前記半導体レーザ素子搭載面の裏面と略同一平面となるように形成されており、前記樹脂枠の内側に配置された前記フレーム基板の前記半導体レーザ素子搭載面には、前記半導体レーザ素子と電気的に外部接続するためのフレキシブル配線が、前記樹脂枠から露出して取り付けられていることによっても解決できる。

さらに、前記フレーム基板に形成された貫通孔の開口径は、前記半導体レーザ素子搭載面側よりも裏面側の方が大きいこと、前記フレーム基板の前記半導体レーザ素子搭載面には、前記フレキシブル配線の取り付け位置を決めるための点あるいは線状の目印が形成されていることによって解決できる。

これらのように、フレーム基板に形成した貫通孔に樹脂モールドの一部を充填させて樹脂枠を保持する構成とすることで、フレーム基板と樹脂枠の分離を防止することができる。これにより、フレーム基板の厚さを変える必要がなくなるので、簡単なプレス成形でフレーム基板を形成することができ、低価格で量産性に向いたフレーム基板を得ることができる。また、フレーム基板の裏面から樹脂枠を突出させずに構成しているので、半導体レーザ装置の底面を凹凸のない平面にでき、底面全体から半導体レーザ素子の発生する熱を効率良く放出することができる。また、フレーム基板を簡単なプレス成形で形成できるので、フレーム基板を厚くすることを可能にでき、半導体レーザ素子の発生する熱をさらに効率良く放出することができる。

また、半導体レーザ素子と電気的な外部接続をフレキシブル配線で構成することにより、樹脂枠の近傍で簡単に折り曲げすることができる。これにより、電極リードの折り曲げで問題となる樹脂枠の破損や繰り返しの折り曲げによる電極リードの破壊を解決することができる。加えて、樹脂モールドの部分を小さく薄く形成できるので、フレキシブル配線を半導体レーザ装置の上面側に配置することも可能になり、実装状態の投影面積を小さくでき、小型で薄型の半導体レーザ装置を得ることができる。また、フレキシブル配線は半導体レーザ素子搭載面に取り付けているため、電気的な接続を行うワイヤボンディング面を同一方向にできる。したがって、フレキシブル配線をフォーミング処理する必要がなくワイヤボンディングを容易に行うことができる。

また、フレーム基板の貫通孔の開口径を半導体レーザ素子搭載面側よりも裏面側が大きくなるように形成することで、貫通孔に充填した樹脂モールドが楔状に充填することになる。これにより、樹脂モールドによって形成した樹脂枠が基板フレームに組み込まれ、分離することなく密着した状態で一体形成することができる。
さらに、フレキシブル配線の取り付け位置を決めるための点あるいは線の目印は、フレーム基板に貫通孔を形成するプレス成形時に一括形成することができるので、手間なく形成することができる。しかも、フレーム基板の外形や貫通孔に対して位置決め用の目印の位置を精度良く形成することができので、寸法精度が高くてばらつきの少ない半導体レーザ装置を得ることができる。

以上のように、貫通孔を形成したフレーム基板にフレキシブル配線を組み込み、樹脂モールドによって樹脂枠を成形した半導体レーザ装置の構成とすることにより、リードフレームを使って構成していた半導体レーザ装置よりもさらに小型化、薄型化できるとともに、半導体レーザ素子の発生する熱を効率良く放出することができ、低価格で量産性に優れた半導体レーザ装置及びこれを用いた小型、薄型の光ピックアップを得ることができる。

本発明によれば、樹脂モールドで構成した半導体レーザ装置であっても、レーザ素子が発生する熱を効率良く放出することができ、しかも低価格で量産性に優れた小型・薄型の半導体レーザ装置を提供できる。同時に、この半導体レーザ装置を組み込んだ小型・薄型の光ピックアップを提供できる。

以下、本発明の実施例を図１から図１０により説明する。なお、各図においては、煩雑を避けるために一部の接合部材や接着部などの図示を適宜省略している。

図１に本発明を適用した第一実施例の半導体レーザ装置１００の構造を表す斜視図を、図２に図１の半導体レーザ装置１００の断面構造を表す縦断面図を示す。

図１及び図２において、半導体レーザ装置１００は、レーザ素子４と、このレーザ素子４を搭載したサブマウント３と、このサブマウント３を介してレーザ素子４が搭載されるレーザ素子搭載部７を備えたフレーム基板２と、このフレーム基板２のレーザ素子搭載部７にレーザ素子４と電気的に外部接続するためのフレキシブル配線５を備え、このフレキシブル配線５の一部を覆い、かつレーザ素子４及びサブマウント３を囲うように樹脂モールドによって樹脂枠１をフレーム基板２に形成して構成したものである。この半導体レーザ装置１００には、レーザ素子４として、波長６６０ｎｍ帯のレーザ素子４、７８５ｎｍ帯のレーザ素子４あるいは波長６６０ｎｍ帯と７８５ｎｍ帯の２つのレーザ素子を１つに集積した２波長モノリシック型レーザ素子４のいずれかを搭載しており、光ピックアップに組み込むことで波長６６０ｎｍ帯レーザ素子４によるＤＶＤ用光ディスクの記録再生、波長７８５ｎｍ帯レーザ素子４によるＣＤ用光ディスクの記録再生を行う。

半導体レーザ装置１００を構成するフレーム基板２は、レーザ素子４を搭載するレーザ素子搭載面７を備えた厚さが均一な平板形状である。このフレーム基板２には、レーザ素子搭載面７から裏面３６に貫通する貫通孔３１を形成している。ここでは、孔径の異なる２種類、合計４個の貫通孔３１を形成している。貫通孔３１はレーザ素子搭載面７側よりも裏面３６側の方を孔径が大きくなるように形成している。これは、図３に示すように、裏面３６側の孔径を大きく形成しておくことで、貫通孔３１内に樹脂モールドが楔状に充填され、レーザ素子搭載面７側に形成した樹脂枠１がフレーム基板２に組み込まれ分離しないように構成できる。貫通孔３１のレーザ素子搭載面７側と裏面３６側の孔径は、ここでは例えばφ０．８ｍｍとφ１．２ｍｍとしている。貫通孔３１の形成位置は、樹脂モールドによって樹脂枠１を設置する部分である。また、フレーム基板２は、図示では簡略化のため１つのフレーム基板２のみを表わしているが、複数のフレーム基板２が連続して接続された多連構造となっており、樹脂モールドで樹脂枠１を取り付けた後、個々に分離する。フレーム基板２の材質は、ここでは放熱性能を高めるため鉄系合金よりも熱伝導率の高い、銅合金を使用しているが、例えばアルミニウム合金を使用しても良い。フレーム基板２の外形寸法は、例えば長さ（レーザ光の出射方向と同じ方向）３．０ｍｍ、幅（レーザ光の出射方向と垂直な方向）３．６ｍｍ、厚さ０．８ｍｍである。

フレーム基板２の形成は、外形形状と貫通孔３１とを一括成形できるプレス成形にて行う。レーザ素子搭載面７側と裏面３６側の孔径が異なる貫通孔３１は、図４に示すように、例えば、貫通孔３１を形成する上金型３７のピン先端４２をテーパ形状３９にし、ピン先端４２を受ける下金型３８の孔径４１を上金型３７のピン外径４０よりも小さくすることで形成できる。この場合、上金型３７の方が貫通孔３１の孔径が大きくなるので、フレーム基板２の裏面３６となる。また、フレーム基板２のプレス成形時に、図５に示すように、レーザ素子搭載面７にフレキシブル配線５を取り付けるための目印３５となる点あるいは線を一緒に形成している。同一のプレス成形時に目印３５を形成できるので、フレーム基板２の外形や貫通孔３１に対して精度良く形成できる。

樹脂枠１は、レーザ素子４のレーザ出射方向９とレーザ素子４の上面側８を開放した構成で、レーザ素子搭載面７に設置されたレーザ素子４とサブマウント３を周囲から囲い、かつフレキシブル配線５の一部を覆うように樹脂モールドによって形成する。樹脂枠１の一部は、フレーム基板２に形成した貫通孔３１内に入り込み、またレーザ出射方向９側とフレキシブル配線５の保持部１２側のフレーム基板２側面を覆うように形成している。貫通孔３１内に入り込んで裏面３６側に露出した樹脂枠１の一部及びフレーム基板２の側面を覆うように形成された樹脂枠１の一部は、フレーム基板２の裏面３６から突出しないように形成する。フレーム基板２の裏面から樹脂枠１を突出させないことにより、半導体レーザ装置１００の底面を凹凸のない平坦面に形成することができる。これにより、半導体レーザ装置１００の底面を面接触させて実装することができ、底面全体からレーザ素子４が発生する熱を効率良く放出することができる。樹脂枠１の材質は、ここでは樹脂モールド性に優れるＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を使用しているが、例えば液晶ポリマを使っても良い。

フレキシブル配線５は、樹脂枠１に形成したフレキシブル配線挿入孔３２に組み込み、フレーム基板２のレーザ素子搭載面７と同一面のフレキシブル配線接着部１１に接着固定する。さらに、樹脂枠１で覆うように保持１２して固定する。樹脂枠１の内側に取り込まれるフレキシブル配線５の一部は、表面の保護層であるポリイミド膜を除去しており、内部のパターン配線部６を露出した部分にワイヤボンディング１０を行ってレーザ素子４との電気的接続を行う。樹脂枠１から取り出されるフレキシブル配線５は、樹脂枠１近傍で垂直に近い状態で折り曲げ、さらに半導体レーザ装置１００の上面側８を覆うように垂直に折り曲げることで、レーザ素子４の上面側８を閉鎖するように設置できる。これにより、電気的な接続を行うフレキシブル配線５まで含んだ半導体レーザ装置１００の投影面積を小さくすることができる。なお、ここでは、フレキシブル配線５は、ポリイミド膜と銅合金の配線６で構成されており、厚さは０．１ｍｍ程度のものである。

以下、本発明の半導体レーザ装置１００の組立て方法を図６から図７により説明する。
図６に半導体レーザ装置１００の組立て方法を示す。図６（ａ）に示すように、フレーム基板２には、プレス成形によって外形と貫通孔３１が一括で形成され、同時にレーザ素子搭載面７にフレキシブル配線５を配置するための目印３５となる線が形成されている。貫通孔３１の形成位置は、樹脂モールドによって樹脂枠１が設置される部分である。ここでは孔径の異なる２種類、合計４個の貫通孔３１を形成したフレーム基板２を使用している。なお、前述でも述べたが、フレーム基板２は、複数のフレーム基板２を連続して接続した多連構造である。ここでは図示の簡略化のため一つのフレーム基板２のみで表わしている。この多連構造のフレーム基板２を樹脂モールド成形用の金型内の所定位置に位置決めし、さらにフレキシブル配線５が配置される部分にも金型を設置する。この状態で金型内にモールド樹脂を充填させ、樹脂枠１をフレーム基板２に形成する。（ｂ）及び（ｃ）に示すように、樹脂枠１は、フレーム基板２のレーザ素子搭載面７を開放するように形成され、またフレーム基板２の貫通孔３１内に充填された樹脂モールドによってフレーム基板２に組み込まれた状態で形成される。さらに、樹脂枠１のフレキシブル配線保持部１２には、フレキシブル配線５を取り付けるためのフレキシブル配線挿入孔３２が形成される。多連構造で取り出された樹脂枠１付きフレーム基板２は、その後、個々に分離され、余分な樹脂部やフレーム基板２の切断バリを取り除き、洗浄処理を行う。次に（ｄ）のように、フレーム基板２のレーザ素子搭載面７に、サブマウント３に搭載したレーザ素子４を接合部材によって所定位置に設置する。接合部材は導電性の熱硬化接着材やはんだ材である。次に（ｅ）のように、樹脂枠１のフレキシブル配線保持部１２に形成したフレキシブル配線挿入孔３２にフレキシブル配線５を組み込む。フレキシブル配線５は、レーザ素子搭載面７に形成した目印３５を基準に所定位置まで組み込まれ、その後フレーム基板２のフレキシブル配線接着部１１に接着剤で接続固定する。接着剤はレーザ素子搭載面７以外にフレキシブル配線挿入孔３２にも充填する。接着剤を充填した後、加熱処理を行って接着剤を硬化させる。その後、レーザ素子４とフレキシブル配線５が電気的に接続するようにワイヤボンディング１０し、半導体レーザ装置の組立てを完了する。

また、別な半導体レーザ装置１００の組立て方法を図７に示す。図６で示した組立て方法と異なる点は、フレキシブル配線５をフレーム基板２にあらかじめ接続しておき、その状態で樹脂モールドして組立てる方法である。詳細には、図７（ａ）に示すように、フレーム基板２のレーザ素子搭載面７にあらかじめ形成した目印３５を基準にフレキシブル配線５を接着剤で固定する。接着剤の加熱硬化時にフレーム基板２とフレキシブル配線５が位置ずれしないように保持治具を使って硬化を行う。このとき、フレキシブル配線５をフレーム基板２に押し付けるようにフレキシブル配線押し付け部３４を押え付けるように接着する。なお、フレーム基板２は、前述でも説明したが、複数個のフレーム基板２が接続された多連構造になっている。このフレーム基板２を樹脂モールド成形用の金型内の所定位置に位置決めし、さらにフレキシブル配線５を金型で挟み込むように設置する。この状態で金型内にモールド樹脂を充填させ、フレーム基板２とフレキシブル配線５を覆ように樹脂枠１を形成する（ｂ）。樹脂枠１は、フレーム基板２に形成した貫通孔３１内に組み込まれて保持される。さらに、フレキシブル配線５は周囲を樹脂モールドによって覆われ保持される。多連構造で取り出されたフレキシブル配線５付きのフレーム基板２は、その後、個々に分離され、余分な樹脂部やフレーム基板２の切断バリを取り除き、洗浄処理を行う。次に（ｃ）のように、フレーム基板２のレーザ素子搭載面７に、サブマウント３に搭載したレーザ素子４を接合部材によって所定位置に設置する。接合部材は導電性の熱硬化接着材やはんだ材である。その後、レーザ素子４とフレキシブル配線５が電気的に接続するようにワイヤボンディング１０し、半導体レーザ装置の組立てを完了する。

次に、本発明の第二実施例の半導体レーザ装置１００の構造及び組立て方法を図８に示す。図１及び図２で示した半導体レーザ装置１００の構造と異なる点は、フレキシブル配線５を取り付ける位置の樹脂枠１を除去して開口部３３とした点である。フレキシブル配線５を樹脂枠１で覆わずに、開放されたフレーム基板２にフレキシブル配線５を直接配置する構成である。このような構成とすることで、フレキシブル配線挿入孔３２を形成するための金型やフレキシブル配線５を挟み込むための金型が不要になり、フレーム基板２の生産性を高めることができる。

組立て方法の詳細を以下説明する。図８（ａ）に示すように、フレーム基板２には、樹脂枠１が設置される位置にプレス成形によって貫通孔３１が形成されている。貫通孔３１は、前述と同様に孔径の異なる２種類、合計４個である。また、前述と同様にフレーム基板２は、複数のフレーム基板２が連続して接続された多連構造である。この多連構造のフレーム基板２を樹脂モールド成形用の金型内の所定位置に位置決めし、金型内にモールド樹脂を充填させて樹脂枠１をフレーム基板２に形成する。フレキシブル配線５を取り付ける位置の樹脂枠１は除去されて開口部３３となっている。この樹脂枠１付きフレーム基板２を個々に分離し、余分な樹脂部やフレーム基板２の切断バリを取り除き、洗浄処理を行う。次に、（ｂ）に示すように、このフレーム基板２のレーザ素子搭載面７に、サブマウント３に搭載したレーザ素子４を接合部材によって所定位置に設置する。接合部材は導電性の熱硬化接着材やはんだ材である。その後、樹脂枠１が開口した部分３３のフレーム基板２上にフレキシブル配線５を設置し、あらかじめフレーム基板２に形成された目印３５（ここでは図示せず）を基準にフレキシブル配線５をレーザ素子搭載面７の所定位置に接着剤で接続し固定する。接着剤の加熱硬化は、フレーム基板２とフレキシブル配線５が位置ずれしないようにフレキシブル配線押し付け部３４を保持治具で押え付けるようにして行う。接着剤でフレキシブル配線５を接続した後、レーザ素子４とフレキシブル配線５が電気的に接続するようにワイヤボンディング１０し、半導体レーザ装置の組立てを完了する。

次に、本発明の半導体レーザ装置１００を組み込んだ薄型の光ピックアップ２００の構成について、図９及び図１０にて説明する。図９は光ピックアップ２００の全体構造を表す上面図で、図１０は図９のＡ−Ａ‘の断面構造を表す縦断面図である。この光ピックアップ２００は、ノートＰＣなどに組み込まれる薄型光ディスク装置用のもので、厚さが４ｍｍ以下のものである。

図９及び図１０において、光ピックアップ２００は、半導体レーザ装置１００と、ビームスプリッタ１９と、光検出器２０と、対物レンズ１４や対物レンズ保持部材１３及びマグネット保持部材１５からなるアクチュエータ１６と、これらを内部に支持、搭載した筐体２１とで構成したものである。筐体２１の左右には、主軸側の軸受け２２と副軸側の軸受け２３を備えており、光ディスク装置のシャフト２４と連結される。この光ピックアップ２００は、半導体レーザ素子１００に、例えば２波長モノリシック型のレーザ素子４を搭載しており、波長６６０ｎｍ帯レーザによるＤＶＤ用光ディスクの記録再生、波長７８５ｎｍ帯レーザによるＣＤ用光ディスクの記録再生を行うものである。なお、レンズや波長板、回折格子などの光学部品の図示は省略している。

光ディスク３０へ記録再生する場合について簡単に説明する。まず、半導体レーザ装置１００内のレーザ素子４から、例えば、ＤＶＤ用の波長６６０ｎｍ帯のレーザ光を出射する。レーザ光は、１／２波長板（図示せず）、レーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ（図示せず）、回折格子（図示せず）を介してビームスプリッタ１９に入射する。ビームスプリッタ１９の反射面（透過面）で反射したレーザ光２８は、１／４波長板（図示せず）、立上げミラー２７を介して、対物レンズ１４で集光してＤＶＤ用の光ディスク３０に達する。ＤＶＤ用光ディスク３０から反射して戻ってきたレーザ光は、往路系と同じ光路を逆にたどって、対物レンズ１４、立上げミラー２７、１／４波長板を介してビームスプリッタ１９に入射する。ビームスプリッタ１９の透過面（反射面）を透過したレーザ光２９は、コリメートレンズ（図示せず）によって集光光に変換し、検出レンズ（図示せず）を介して光検出器２０に受光するようになっている。ＣＤ用光ディスク３０へ記録再生する場合もＤＶＤ用光ディスク３０と同様に、半導体レーザ装置１００内のレーザ素子４からＣＤ用の波長７８５ｎｍ帯のレーザ光を出射し、ＤＶＤと同様の光路を通って光ディスク３０及び光検出器２０に導かれるようになっている。

光ピックアップ２００に組み込まれる半導体レーザ装置１００は、外部との電気的接続を行うフレキシブル配線５を光ディスク３０の外周側（図９の紙面上側）に向くように配置し、レーザ出射方向９側の端面を筐体２１に接着剤で接続して固定している。半導体レーザ装置１００から取り出されているフレキシブル配線５は、半導体レーザ装置１００の上面（図９の紙面手前側）に折り曲げて、半導体レーザ装置１００を覆うような状態で、光ピックアップ２００内に搭載したレーザ駆動回路素子２６及び光ピックアップ２００のフレキシブル配線２５と接続する。光ピックアップ２００の下面（図９の紙面奥行き側）には、半導体レーザ装置１００の底面と近接するように保護カバー（図示せず）が配置されている。この保護カバーと半導体レーザ装置１００の底面との間には、熱伝導性の良いシリコーングリース（図示せず）を塗布しており、レーザ素子４で発生した熱を半導体レーザ装置１００の底面から保護カバーへ導くように構成している。

以上のように、フレーム基板２に形成した貫通孔３１に樹脂モールドの一部を充填させて樹脂枠１を保持する構成とすることで、フレーム基板２と樹脂枠１の分離を防止することができる。これにより、フレーム基板２の厚さを変える必要がなくなるので、簡単なプレス成形でフレーム基板２を形成することができ、低価格で量産性に向いたフレーム基板２を得ることができる。また、フレーム基板２の裏面３６から樹脂枠３１を突出させずに構成しているので、半導体レーザ装置１００の底面を凹凸のない平面にでき、底面全体からレーザ素子４の発生する熱を効率良く放出することができる。また、フレーム基板２を簡単なプレス成形で形成できるので、フレーム基板２を厚くすることが可能になり、レーザ素子４の発生する熱をさらに効率良く放出することができる。

また、レーザ素子４との電気的な外部接続をフレキシブル配線５で構成することにより、樹脂枠１の近傍で簡単に折り曲げすることができる。これにより、電極リードの折り曲げで問題となる樹脂枠１の破損や繰り返しの折り曲げによる電極リードの破壊を解決することができる。加えて、樹脂モールドの部分を小さく薄く形成できるので、フレキシブル配線５を半導体レーザ装置１００の上面側８に配置することも可能になり、実装状態の投影面積を小さくでき、小型で薄型の半導体レーザ装置１００を得ることができる。また、フレキシブル配線５はレーザ素子搭載面７に取り付けているため、電気的な接続を行うワイヤボンディング１０面を同一方向にできる。したがって、フレキシブル配線５をフォーミング処理する必要がなくワイヤボンディング１０を容易に行うことができる。

また、フレーム基板２の貫通孔３１の開口径をレーザ素子搭載面７側よりも裏面３６側が大きくなるように形成することで、貫通孔３１に充填した樹脂モールドが楔状に充填することになる。これにより、樹脂モールドによって形成した樹脂枠１が基板フレーム２に組み込まれ、分離することなく密着した状態で一体形成することができる。
さらに、フレキシブル配線５の取り付け位置を決めるための点あるいは線の目印３５は、フレーム基板２に貫通孔３１を形成するプレス成形時に一括形成することができるので、手間なく形成することができるとともに、フレーム基板２の外形や貫通孔３１に対して位置決め用の目印３５の位置を精度良く形成することができる。これにより、寸法精度が高くてばらつきの少ない半導体レーザ装置１００を得ることができる。

以上のように、貫通孔３１を形成したフレーム基板２にフレキシブル配線５を組み込み、樹脂モールドによって樹脂枠１を成形した半導体レーザ装置１００の構成とすることにより、リードフレームを使って構成していた半導体レーザ装置１００よりもさらに小型化、薄型化できるとともに、レーザ素子４の発生する熱を効率良く放出することができ、低価格で量産性に優れた半導体レーザ装置１００及びこれを用いた小型、薄型の光ピックアップ２００を得ることができる。

なお、本発明の実施例では、フレーム基板２の材質として、銅合金あるいはアルミニウム合金を使用する構成を示したが、これに限るものではなく、レーザ素子４の耐熱温度が高いものにおいては、例えば鉄系合金やステンレス合金などでフレーム基板２を構成しても良い。

本発明は、光ディスクの記録再生機器に組み込まれる光ピックアップに利用できる。

本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の全体構造を表す斜視図である。 図１に示す半導体レーザ装置の断面構造を表す縦断面図である。 図１に示す半導体レーザ装置の樹脂枠の接続形状を表す縦断面図である。 図１に示す半導体レーザ装置のフレーム基板の貫通孔の成形方法を表す縦断面図である。 図１に示す半導体レーザ装置のフレーム基板の構造を表す斜視図である。 本発明の半導体レーザ装置の組立て構造を表す斜視図である。 本発明の半導体レーザ装置の別な組立て構造を表す斜視図である。 本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の組立て構造を表す斜視図である。 光ピックアップの構造を表す上面図である 図７に示す光ピックアップの光学系の一部構造を表す側面図である。

符号の説明

１００…半導体レーザ装置、２００…光ピックアップ、１…樹脂枠、２…フレーム基板、３…サブマウント、４…レーザ素子、５…フレキシブル配線、６…パターン配線部、７…レーザ素子搭載面、８…上面側、９…レーザ出射方向、１０…ワイヤボンディング、１１…フレキシブル配線接着部、１２…フレキシブル配線保持部、１３…対物レンズ保持部材、１４…対物レンズ、１５…マグネット保持部材、１６…アクチュエータ、１７…ワイヤ、１８…アクチュエータ支持台、１９…ビームスプリッタ、２０…光検出器、２１…筐体、２２…軸受け（主軸）、２３…軸受け（副軸）、２４…シャフト、２５…フレキシブル配線、２６…レーザ駆動回路素子、２７…立上げミラー、２８…レーザ光（行き光）、２９…レーザ光（戻り光）、３０…光ディスク、３１…貫通孔、３２…フレキシブル配線挿入孔、３３…フレキシブル配線設置開口部、３４…フレキシブル配線接着押え部、３５…目印（点、線）、３６…裏面、３７…上金型、３８…下金型、３９…テーパ形状、４０…上金型ピン外径、４１…下金型孔径、４２…ピン先端。

Claims (5)

1. 半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を搭載したサブマウントと、前記サブマウントを介して前記半導体レーザ素子を搭載するフレーム基板と、前記半導体レーザ素子と前記サブマウントを保護するように前記フレーム基板に樹脂モールドによって樹脂枠が形成された半導体レーザ装置において、
   前記フレーム基板には、前記半導体レーザ素子搭載面から裏面に貫通する孔が形成され、この孔内に前記樹脂モールドの一部が充填されて前記樹脂枠が保持形成されているとともに、前記貫通孔に充填された樹脂モールドは、前記半導体レーザ素子搭載面の裏面と略同一平面となるように形成されており、
   前記樹脂枠の内側に配置された前記フレーム基板の前記半導体レーザ素子搭載面には、前記半導体レーザ素子と電気的に外部接続するためのフレキシブル配線が、前記樹脂枠で覆われて取り付けられていることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を搭載したサブマウントと、前記サブマウントを介して前記半導体レーザ素子を搭載するフレーム基板と、前記半導体レーザ素子と前記サブマウントを保護するように前記フレーム基板に樹脂モールドによって樹脂枠が形成された半導体レーザ装置において、
   前記フレーム基板には、前記半導体レーザ素子搭載面から裏面に貫通する孔が形成され、この孔内に前記樹脂モールドの一部が充填されて前記樹脂枠が保持形成されているとともに、前記貫通孔に充填された樹脂モールドは、前記半導体レーザ素子搭載面の裏面と略同一平面となるように形成されており、
   前記樹脂枠の内側に配置された前記フレーム基板の前記半導体レーザ素子搭載面には、前記半導体レーザ素子と電気的に外部接続するためのフレキシブル配線が、前記樹脂枠から露出して取り付けられていることを特徴とする半導体レーザ装置。
3. 請求項１及び２記載の半導体レーザ装置において、前記フレーム基板に形成された貫通孔の開口径は、前記半導体レーザ素子搭載面側よりも裏面側の方が大きいことを特徴とする半導体レーザ装置。
4. 請求項１から３記載の半導体レーザ装置において、前記フレーム基板の前記半導体レーザ素子搭載面には、前記フレキシブル配線の取り付け位置を決めるための点あるいは線状の目印が形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
5. 請求項１から４記載の半導体レーザ装置を用いて構成したことを特徴とする光ピックアップ。
   

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