JP2006338785A - 受発光集積装置及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子と受光素子をキャップで一括封止するタイプでは、キャップによる封止領域が大きくなって高い気密性が得られ難かった。
【解決手段】発光素子６と受光素子１１を有する受発光集積装置の構成として、パッケージ本体１の下面９側に素子マウント部２を形成し、この素子マウント部２に発光素子６を搭載するとともに、パッケージ本体１の上面１０に受光素子１１を搭載することにより、パッケージ本体１の下面９側で発光素子６だけを対象に金属製のキャップ７で封止する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ピックアップに用いて好適な受発光集積装置とこれを備える光ディスク装置に関する。

ＣＤやＤＶＤ、ＰＤ等の光ディスクを記録媒体としてデータの再生や記録を行う光ディスク装置には、記録再生用の主要な構成要素として光ピックアップが組み込まれている。光ピックアップには、発光素子と受光素子を備える受発光集積装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

図２は従来の受発光集積装置の構成を示すもので、（Ａ）はその要部断面図、（Ｂ）はその一部破断面を含む斜視図である。図においては、ベースとなるパッケージ本体５１の上面に素子マウント部５２が形成されている。素子マウント部５２の一側面には発光素子５３が搭載されている。また、素子マウント部５２の上面には受光素子５４が搭載されている。これら発光素子５３と受光素子５４は、パッケージ本体５１上でキャップ５５により封止されている。キャップ５５は、素子マウント部５２を取り囲む状態でパッケージ本体５１の上面に取り付けられている。キャップ５５の天井部には開口部５６が形成されている。また、キャップ５５の上面には、上記開口部５６を塞ぐかたちで光学部品５７が搭載されている。

上記構成からなる受発光集積装置においては、発光素子５３で発光された光が、キャップ５５の開口部５６及び光学部品５７を通して出射される。その際、発光素子５３が発した光は、光学部品５７の上面に形成されたグレーティング部（不図示）により３つの光ビームに分けられる。また、こうして出射された光の戻り光は、光学部品５７及びキャップ５５の開口部５６を通して受光素子５４に受光される。その際、戻り光は、光学部品５７の下面に形成されたホログラム部（不図示）により偏光されて受光素子５４の受光面で受光される。

特開２０００−２２８０２２号公報

一般に、光ピックアップ用の受発光集積装置では、発光素子５３に半導体レーザを利用しているため、発光素子５３の周囲を高い気密状態に封止する必要がある。しかしながら、従来の受発光集積装置では、素子マウント部５２に搭載された発光素子５３と受光素子５４をキャップ５５で一括封止する構造になっているため、それらを囲むようにキャップ５５の封止領域（内部空間）を大きく確保する必要がある。このため、パッケージ本体５１とキャップ５５の接合面積が広くなり、高い気密性を得ることが困難であった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、発光素子を十分に高い気密性をもって封止することができる受発光集積装置を提供することにある。

本発明に係る受発光集積装置は、パッケージ本体と、このパッケージ本体の第１面側に搭載された発光素子と、パッケージ本体の第１面と反対の第２面側に搭載された受光素子と、パッケージ本体の第１面側で発光素子を封止する封止部材とを備えるものである。

本発明に係る受発光集積装置においては、パッケージ本体の第１面側に発光素子を搭載するとともに、その反対の第２面側に受光素子することにより、パッケージ本体の第１面側で発光素子だけを対象に封止部材で封止するものとなる。このため、封止部材による封止領域を従来よりも縮小することが可能となる。

本発明によれば、パッケージ本体の第１面側と第２面側に分けて発光素子と受光素子を搭載することにより、封止部材による封止領域を従来よりも縮小して、発光素子を高い気密性をもって封止することができる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態に係る受発光集積装置の構成を示す要部断面図である。図において、パッケージ本体１は、例えば、銅、コバール等の金属からなるもので、全体的には板状に形成されている。パッケージ本体１には、当該パッケージ本体１と一体又は別部材として素子マウント部２が形成されている。素子マウント部２は、パッケージ本体１と別部材として構成される場合は、例えば、銅、アルミニウム、窒化アルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料を用いてブロック状に形成されるものである。素子マウント部２は、パッケージ本体１の厚み方向（板厚方向）に突出する状態で設けられている。

また、パッケージ本体１には通光部３が形成されている。通光部３は、パッケージ本体１を厚み方向に貫通する状態で素子マウント部２の近傍に設けられている。さらに、パッケージ本体１には通光部３と同軸上に断面凹形状の段付き部が形成され、この段付き部にリッド４が取り付けられている。リッド４は、例えば、透明な板状のガラスからなるもので、通光部３を完全に塞ぐ状態でパッケージ本体１の段付き部に嵌め込まれている。また、リッド４の外周部は低融点ガラス５を用いてパッケージ本体１に接合固定されている。リッド４の主面（上面）には、発光素子６で発光させた光（レーザ光）の波長が最も効率良く透過するように、必要に応じて波長板を貼り付けたり、コーティング処理を施したりしてもよい。

素子マウント部２には発光素子６が搭載されている。発光素子６は、例えば半導体レーザからなるもので、レーザ光の発光点が図中上向きとなるように素子マウント部２の一側面に縦向きに搭載されている。発光素子６は金属製（例えば、銅、アルミニウム等）のキャップ（封止部材）７により封止されている。キャップ７は、中心軸方向（図中上下方向）の一方を開口し、かつ他方を閉塞した平面視略四角形の中空構造をなすもので、開口縁部につば部８を一体に有している。キャップ７は、発光素子６及び素子マウント部２を囲む状態でパッケージ本体１の下面（第１面）９側に固定状態で取り付けられている。この取り付け状態において、キャップ７のつば部８は、キャップ開口部の全周にわたって、例えばシーム溶接等によりパッケージ本体１の下面９に密着状態で接合されている。

一方、パッケージ本体１の上面（第２面）１０には受光素子１１が搭載されている。パッケージ本体１の上面１０は、本実施形態に係る受発光集積装置を、例えば光ピックアップのベース基板（不図示）に取り付けるときの基準面となるものである。すなわち、光ピックアップのベース基板に受発光集積装置を取り付ける場合は、当該ベース基板にパッケージ本体１の上面１０を突き当てた状態で受発光集積装置を取り付ける。この装置取り付け時の基準面となるパッケージ本体１の上面１０に受光素子１１が直に取り付けられている。受光素子１１は、例えばフォトダイオードからなるもので、発光素子６によるレーザ光の出射方向と同じ方向（図例では上方）に受光面を向けたかたちでパッケージ本体１に水平に取り付けられている。

さらに、パッケージ本体１には、当該パッケージ本体１を厚み方向に貫通する状態でリードピン１２が取り付けられている。リードピン１２は、低融点ガラス１３よってパッケージ本体１に接合固定されている。リードピン１２の一端側は、キャップ７による封止領域内でパッケージ本体１の下面９側に突出する状態で配置され、同他端側はパッケージ本体１の上面１０側に突出する状態で配置されている。

リードピン１２は、発光素子６や受光素子１１に電力を供給するために設けられたものである。リードピン１２は、例えば、発光素子６への給電用に設けられたものであれば、当該発光素子６と極細金線等のボンディングワイヤ（不図示）によって接続され、受光素子１１への給電用に設けられたものであれば、当該受光素子１１とボンディングワイヤ（不図示）によって接続される。このため、ワイヤボンディングの対象となるリードピン１２の端部には、プレス加工によって平坦なワイヤ接続面（不図示）が形成されている。

パッケージ本体１の上面１０にはスペーサ部材１４が実装されている。スペーサ部材１４は、例えば樹脂のモールド成型品からなる中空の部材であって、例えば接着剤を用いてパッケージ本体１に接合固定されている。スペーサ部材１４は、上述したリッド４、受光素子１１及びリードピン１２を囲む状態で設けられている。また、スペーサ部材１４の天井部には開口部１５が形成されている。開口部１５は、発光素子６で発光させた光を出射したり、その戻り光を取り込んだりするために設けられたものである。

スペーサ部材１４の上面には、光透過性を有するガラス製又は樹脂製の光学部品１６が搭載されている。光学部品１６を樹脂で形成する場合は、耐熱性に優れた液晶ポリマーを用いることが望ましい。光学部品１６は、上記開口部１５を塞ぐ状態で、例えば接着剤によりスペーサ部材１４に取り付けられている。スペーサ部材１４は、受光素子１１と光学部品１６との間に所定の距離（戻り光を光学部品１６で偏光させて受光素子１１に受光させるために必要となる距離）を確保するために設けられたものである。光学部品１６の上面には、発光素子６で発光させた光を３つの光ビームに分けるためのグレーティング部（不図示）が形成されている。また、光学部品１６の下面には、発光素子６で発光させた光の戻り光（例えば、光ディスクの表面で反射した光）を受光素子１１の受光面に向けて偏光するためのホログラム部（不図示）が形成されている。

上記構成からなる受発光集積装置においては、発光素子６で発光させたレーザ光が、パッケージ本体１に形成された通光部３と、当該通光部３を閉塞するリッド４を通して、パッケージ本体１の上面１０側に導出されるとともに、スペーサ部材１４の開口部１５を通して光学部品１６に到達し、この光学部品１６の上面に形成されたグレーティング部により３つの光ビーム（メインビームと２つのサブビーム）に分けて出射される。また、こうして出射された光ビームの戻り光は、光学部品１６の下面に形成されたホログラム部で偏光され、受光素子１１の受光面で受光される。

続いて、上記構成からなる受発光集積装置の製造方法について説明する。まず、リッド４とリードピン１２をそれぞれ低融点ガラス５，１３で固定済みのパッケージ本体１に対して、その上面１０を基準にして発光素子６を搭載する。発光素子６の取り付け位置は、例えば、パッケージ本体１の上方からランプで光を照射しつつ、パッケージ本体１や発光素子６の画像をＣＣＤ等のカメラで取り込んで処理する画像処理システムを利用して、最初にパッケージ本体１の上面１０がゼロ基準位置となるように当該上面１０にカメラの焦点を合わせた後、そこから所定の距離だけカメラの焦点位置をずらして当該焦点位置に発光素子６の発光点が位置するように調整する。こうして取り付け位置を調整した後、発光素子６を接着剤等を用いて素子マウント部２に固定する。その後、発光素子６とリードピン１２をボンディングワイヤで接続する。ちなみに、素子マウント部２がパッケージ本体１と別部材であれば、発光素子６を搭載する前に、素子マウント部２をパッケージ本体１に接合固定しておく。

続いて、パッケージ本体１の下面９にキャップ７を取り付けることにより、発光素子６をキャップ７にて気密状態に封止する。パッケージ本体１に対するキャップ７の固定は、シーム溶接等を用いて行う。次に、パッケージ本体１の上面１０にダイボンディングにて受光素子１１を搭載（固定）した後、受光素子１１にボンディングワイヤ処理を施す。次いで、パッケージ本体１の上面１０に接着剤等を用いてスペーサ部材１４を取り付けた後、スペーサ部材１４の上面に接着剤等を用いて光学部品１６を取り付ける。その際、光学部品１６をスペーサ部材１４に仮固定した状態で、発光素子６を発光させるとともに、この光の戻り光を受光素子１１で受光しつつ、光学部品１６の取り付け位置を調整し、調整後に光学部品１６をスペーサ部材１４に本固定する。

このような手順で得られる受発光集積装置においては、発光素子６と受光素子１１のうち、発光素子６だけを対象にキャップ７で封止すればよいため、キャップ７による封止領域（封止空間）を従来よりも大幅に縮小することができる。これにより、従来よりもキャップ７を小型化して、パッケージ本体１とキャップ７の接着面積を縮小することができる。このため、発光素子６を高い気密性をもって封止することができる。また、パッケージ本体１に低融点ガラス５でリッド４を取り付けることにより、パッケージ本体１の通光部３をリッド４で塞いでいるため、キャップ７内の気密性を高く維持することができる。さらに、キャップ７に光学部品１６を搭載する必要がなくなるため、キャップ７を加工（例えば、絞り加工等）する際の寸法許容範囲を大幅に緩和することができる。

また、従来の受発光集積装置では、キャップに開口部を形成し、この開口部を光学部品で塞いだ構造になっているため、例えば、ガラス製よりもコストが安い樹脂製の光学部品を採用した場合に、光学部品自体の吸湿性によってキャップの気密性が損なわれてしまうが、本実施形態に係る受発光集積装置では、キャップ７に開口部を設ける必要がないうえ、光学部品１６がキャップ７の気密性に全く影響を及ぼさないため、樹脂製の光学部品１６を採用した場合でも高い気密性を実現することができる。

また、本実施形態に係る受発光集積装置においては、パッケージ本体１の上面１０を装置取り付け時の基準面とし、この基準面と同一面に受光素子１１を搭載しているため、パッケージ本体１の上面１０を基準面として受発光集積装置を取り付けた状態では、パッケージ本体１の上面１０を基準に受光素子１１の受光面（上面）を高精度に位置決めすることができる。また、パッケージ本体１の上面１０を基準に発光素子６の発光点の位置を調整することにより、パッケージ本体１の上面１０を共通の基準面として、発光素子６の発光点及び受光素子１１の受光面を精度良く位置決めすることができる。ちなみに、従来の受発光集積装置では、パッケージ本体から突出する素子マウント部の上面に受光素子を搭載しているため、パッケージ本体の基準面（上面）と受光素子の取付面（素子マウント部の上面）との間の寸法が、素子マウント部の加工上の誤差をもち、この寸法誤差が、パッケージ本体の上面を基準に受発光集積装置を取り付けたときの、発光素子の発光点及び受光素子の受光面の位置ずれとなって現れることになる。

さらに、本実施形態に係る受発光集積装置では、発光素子６の駆動時に発生する熱を素子マウント部２からパッケージ本体１に効率良く伝えて外部に逃がすことができるとともに、従来よりも発光素子６に近づけて金属製のキャップ７を配置することができるため、発光素子６が発する熱を効率良くキャップ７に伝えて外部に逃がすことができる。したがって、高い放熱性を持たせることができる。

また、本実施形態に係る受発光集積装置では、パッケージ本体１の上面１０に樹脂製のスペーサ部材１４を実装し、このスペーサ部材１４上に光学部品１６を搭載しているため、スペーサ部材１４の断熱作用によって、パッケージ本体１の熱が光学部品１６に伝達され難いものとなる。したがって、例えば、樹脂製の光学部品１６を採用した構成において、パッケージ本体１にプリント配線基板（不図示）を半田付けする場合に、半田付けによる熱の伝達をスペーサ部材１４で抑制し、光学部品１６の熱的なダメージ（変形等）を防止することができる。

また、本発明は、上記構成の受発光集積装置を光ピックアップ用の部品として備える光ディスク装置として実現することも可能である。

本発明の実施形態に係る受発光集積装置の構成を示す要部断面図である。 従来の受発光集積装置の構成を示す図である。

符号の説明

１…パッケージ本体、２…素子マウント部、３…通光部、４…リッド、６…発光素子、７…キャップ、９…下面、１０…上面、１１…受光素子、１４…スペーサ部材、１６…光学部品

Claims (5)

1. パッケージ本体と、
   前記パッケージ本体の第１面側に搭載された発光素子と、
   前記パッケージ本体の第１面と反対の第２面側に搭載された受光素子と、
   前記パッケージ本体の第１面側で前記発光素子を封止する封止部材と
   を備えることを特徴とする受発光集積装置。
2. 前記パッケージ本体の第２面を装置取り付け時の基準面とし、当該基準面と同一面に前記受光素子を搭載してなる
   ことを特徴とする請求項１記載の受発光集積装置。
3. 前記パッケージ本体の第２面に樹脂製のスペーサ部材を実装し、当該スペーサ部材上に光学部品を搭載してなる
   ことを特徴とする請求項１記載の受発光集積装置。
4. 前記パッケージ本体に通光部を形成し、前記発光素子が発光した光を前記通光部を通して前記パッケージ本体の第２面側に導出する構成としてなる
   ことを特徴とする請求項１記載の受発光集積装置。
5. 受発光集積装置を用いた光ピックアップを備える光ディスク装置であって、
   前記受発光集積装置は、パッケージ本体と、前記パッケージ本体の第１面側に搭載された発光素子と、前記パッケージ本体の第１面と反対の第２面側に搭載された受光素子と、前記パッケージ本体の第１面側で前記発光素子を封止する封止部材とを備える
   ことを特徴とする光ディスク装置。
   
   
   

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