JP2007012135A - 光ヘッド装置および光ヘッド装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フレームタイプのレーザ発光素子を容易に、且つ高い取り付け精度をもって発光素子ホルダに保持させることのできる光ヘッド装置および光ヘッド装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】 フレームタイプのレーザ発光素子２は、そのリードフレーム２０が、付勢部材８によって、発光素子ホルダ９の載置部９３、９４、９５に付勢状態で載置させられている。しかも、発光素子ホルダ９は、レーザ発光素子２を載置するための載置部９３、９４、９５にレーザ発光素子２を載置するためレーザ発光素子２から出射される出射光の光軸に直交する方向が切り欠かれた切り欠き部９２を有し、この切り欠き部９２に沿って塗布された接着剤１１によってレーザ発光素子２が発光素子ホルダ９に接着固定されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ＣＤやＤＶＤなどの光記録媒体などの光記録ディスクの再生に用いられる光ヘッド装置および光ヘッド装置の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、光ヘッド装置および光ヘッド装置の製造方法において、フレームタイプのレーザ発光素子をベースに搭載するための搭載技術に関するものである。

ＣＤやＤＶＤなどの光記録ディスクの再生に用いられる光ヘッド装置は、レーザ発光素子と、レーザ発光素子から出射されたレーザ光を光記録媒体に収束させる対物レンズが搭載されているとともにフォーカシング方向およびトラッキング方向に駆動される対物レンズ駆動機構と、光記録ディスクで反射した戻り光を受光する受光素子と、レーザ発光素子と受光素子の間でレーザ光を導く光学系部品を有している。これらの光学部品はベースに搭載されている。

ここで、レーザ発光素子としては、従来、半導体レーザチップが円筒ケース内に収納されたカンタイプが使用されている。このようなカンタイプのレーザ発光素子をベース上に搭載するには、丸穴が形成された発光素子ホルダにレーザ発光素子を圧入固定した後、発光素子ホルダをベースに接着固定している。

レーザ発光素子としては、角型フレームに半導体レーザチップが収納されたフレームタイプがあり、このようなフレームタイプのレーザ発光素子については、発光素子ホルダに圧入固定してベースに搭載することが困難であるという問題点がある。すなわち、外形が円柱形のカンタイプのレーザ発光素子であれば、発光素子ホルダの丸穴に圧入するのも容易であるが、フレームタイプのレーザ発光素子の場合には、外形が角型のフレームを発光素子ホルダの矩形断面の穴に圧入しようとすると、無理な力がフレームに加わるため、容易ではない。また、フレームタイプのレーザ発光素子において、フレームは薄板から形成されているので、それを無理に圧入しようとすると、変形するおそれがあり、このような変形は、発光素子ホルダに対するレーザ発光素子の取り付け精度を低下させてしまう。

一方、発光素子ホルダにおいて、レーザ発光素子を圧入するための矩形断面の穴は、深くて細いスリットであり、このようなスリットが形成可能な金型を製作することは困難である。故に、金型を用いて発光素子ホルダを容易に製作することはできない。

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、フレームタイプのレーザ発光素子を容易に、且つ高い取り付け精度をもって発光素子ホルダに保持させることのできる光ヘッド装置および光ヘッド装置の製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明では、半導体レーザチップがリードフレーム上に搭載されるとともに前記半導体レーザチップの周辺を除いて樹脂によりモールドされたフレームタイプのレーザ発光素子が光学部品とともにベース上に搭載された光ヘッド装置において、前記レーザ発光素子は、発光素子ホルダを介して前記ベースに搭載され、前記発光素子ホルダは、前記レーザ発光素子を載置するための載置部および該載置部に前記レーザ発光素子を載置するため前記半導体レーザチップから出射される出射光の光軸に直交する方向が切り欠かれた切り欠き部を有し、前記レーザ発光素子は、前記切り欠き部に沿って塗布された接着剤によって前記発光素子ホルダに接着固定されていることを特徴とする。

本発明において、前記接着剤は、紫外線硬化型接着剤であることが好ましい。このように構成すると、紫外線の照射によって瞬時に接着剤を硬化させることができるので、作業時間の短縮が図れる。

本発明において、前記レーザ発光素子は、前記半導体レーザチップが搭載された側の反対側の面を証として前記載置部に載置されていることが好ましい。このように構成すると、例えば、発光素子ホルダを金属で形成し、半導体レーザチップが搭載された真下を載置部に載置させることにより、半導体レーザチップからの発熱を効率良く発光素子ホルダに放熱することができる。また、半導体レーザチップがフレームから露出したレーザ発光素子であって、切り欠き部から半導体レーザチップが露出するようにリードフレームを載置部に載置した場合であっても、切り欠き部から、直接接着剤の塗布状態を見ながら接着作業を行うことにより、接着剤がフレーム内に流入し、半導体レーザチップに悪影響を及ぼすような事態を回避することができる。

本発明において、前記発光素子ホルダは前記光軸を中心にして外周が円筒状に形成された円筒壁を有し、該円筒壁の一部を切り欠くことにより前記切り欠き部を形成させたことが好ましい。特に、前記ベースには、前記円筒壁が圧入される内壁を備えた凹部を有することことにより、ベースに対する半導体レーザチップの発光点の位置合わせを容易に行うことができる。

前記レーザ発光素子を前記載置部に付勢するための弾性部材を有することが好ましい。このように構成すると、レーザ発光素子を確実に載置部に密着固定させることができる。なお、弾性部材を用いた場合であって、光ヘッド装置を製造するにあたっては、前記レーザ発光素子は、前記載置部へ前記弾性部材により付勢された状態で前記紫外線硬化型接着剤の硬化を行うことにより前記発光素子ホルダに接着固定されることが好ましい。このように構成すると、レーザ発光素子を確実に載置部に密着した位置で接着剤により接着固定することができる。故に、レーザ発光素子の発光素子ホルダに対する位置精度を確保することができる。

以上説明したように、本発明におけるフレームタイプのレーザ発光素子は、発光素子ホルダを介してベース上に搭載させられている。しかも、発光素子ホルダは、レーザ発光素子を載置するための載置部にレーザ発光素子を載置するためレーザ発光素子から出射される出射光の光軸に直交する方向が切り欠かれた切り欠き部を有し、この切り欠き部に沿って塗布された接着剤によってレーザ発光素子が発光素子ホルダに接着固定されている。故に、レーザ発光素子と発光素子ホルダとに跨って切り欠き部から接着剤を容易、且つ確実に塗布することができる。従って、レーザ発光素子を容易、且つ高い取り付け精度をもって発光素子ホルダに保持させることができる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した光ヘッド装置を説明する。
（全体構成）
図１は、本発明が適用される光ヘッド装置の一例を示す概略構成図である。

図１に示すように、光ヘッド装置１は、ＣＤあるいはＤＶＤなどの光記録ディスク５（光記録媒体）に対する情報記録、情報再生を行うものであり、レーザ発光素子２と、レーザ発光素子２からの出射されたレーザ光を光記録媒体５に向けて反射させるハーフミラー３と、ハーフミラー３で反射したレーザ光を光記録ディスク５に収束させる対物レンズ４と、光記録ディスク３で反射し、対物レンズ４およびハーフミラー３を通過した戻り光を受光する光検知器６とを有しており、これらの光学部品は、不図示のベースに搭載されている。また、ベースには、対物レンズ４のトラッキング方向およびフォーカシング方向の位置を調整するための対物レンズ駆動機構７なども搭載されている。

（レーザ発光素子の構成）
図２は、フレームタイプのレーザ発光素子を斜め上方から見た斜視図である。

図２に示すように、本形態で用いたレーザ発光素子２は、角型フレーム２１に半導体レーザチップ２３が収納されたフレームタイプのレーザ発光素子２であり、リードフレーム２０にサブマウント２２を介して半導体レーザチップ２３が搭載されている。リードフレーム２０は両側に延長部２４、２５を有しており、後端部には４本のピン端子２６を有している。半導体レーザチップ２３の保護およびピン端子２６の根元部の機械的強度を得るために、リードフレーム２０は、半導体レーザチップ２３の搭載部の周辺を除いて樹脂でモールドされたフレーム２１を有し、図中矢印で示す方向にレーザ光を発生する。すなわち、フレーム２１は、レーザ光の出射方向およびこの出射方向と直交する上方が切り欠かれ、半導体レーザチップ２３が外部に露出している。別言すれば、レーザ光の出射方向と直交する両側および後側は樹脂により閉鎖されている。なお、本形態で用いたレーザ発光素子２において、幅方向、高さ方向、およびレーザ光の光軸方向が、それぞれＸ、Ｙ、およびＺと定義され、半導体レーザチップ２３の発光点におけるＹ方向の基準面は、リードフレーム２０において、半導体レーザチップ２３が搭載された側の反対側の面になっている。

（発光素子ホルダの構成）
図３（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、発光素子ホルダを後方より斜め上方から見た斜視図および前方より斜め下方から見た斜視図である。図４（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、フレームタイプのレーザ発光素子を発光素子ホルダに搭載した状態を後方より斜め上方から見た斜視図およびフレームタイプのレーザ発光素子を発光素子ホルダに搭載し、さらに付勢部材を装着した状態を後方より斜め上方から見た斜視図である。図５（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、フレームタイプのレーザ発光素子を発光素子ホルダに搭載した状態を前方より斜め上方から見た斜視図およびフレームタイプのレーザ発光素子を発光素子ホルダに搭載し、さらに付勢部材を装着した状態を前方より斜め上方から見た斜視図である。

レーザ発光素子２は、以下に詳述する発光素子ホルダ９を介して樹脂製ベース１０上に搭載されている（図７参照）。発光素子ホルダ９は、金属製であり、例えば、アルミ材が用いられている。ただし、発光素子ホルダ９は、必ずしもアルミ材に限定されるものではなく、熱伝導性を考慮した上で他の金属により形成してもよい。

図３に示すように、発光素子ホルダ９には、円筒外壁９１の一部が、半導体レーザチップ２３から出射されるレーザ光の光軸に直交する方向から切り欠かれた切り欠き部９２が形成されており、この切り欠き部９２にレーザ発光素子２の少なくとも一部分が当接することによりレーザ発光素子２が載置される載置部９３、９４、９５が形成されている。具体的には、リードフレーム２０の半導体レーザチップ２３が搭載された側の反対側の面であって、半導体レーザチップ２３の直下が載置される第１載置部９３および、リードフレームの一対の延長部２４、２５がそれぞれ載置される第２載置部９４、９５が形成されている。なお、この第１載置部９３および第２載置部９４、９５は同一高さの平行な平面に形成されている。一方、それ以外の部分は、第１載置部９３および第２載置部９４、９５より一段低く形成され、リードフレーム２０が非接触状態となる段部９６になっている。故に、第１載置部９３および第２載置部９４、９５の３面によってレーザ発光素子２のＹ方向が位置決めされる。

（付勢部材の構成）
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ、付勢部材の左側面図、底面図、正面図、および付勢部材を斜め上方から見た斜視図である。

本形態では、レーザ発光素子２を付勢してリードフレーム２０を載置部９３、９４、９５に付勢状態で載置するため図６に示す付勢部材８が用いられている。この付勢部材８は、金属製であり、例えば、ＳＵＳ材からなる薄板により形成されている。ただし、付勢部材８は、必ずしもＳＵＳ材に限定されるものではなく、付勢力を考慮した上で、他の金属により形成してもよい。

本形態の付勢部材８は、図６に示すように連結部８１の両端部から互いに同方向に折曲した一対の折曲部８２、８３を有している。また、連結部８１の中央には貫通孔８１ａが形成され、その両側に一対の延設部８１ｂ、８１ｂが形成されている。なお、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示すように、第１折曲部８２は、レーザ発光素子２のフレーム２１の上面に係合されるとともに、第２折曲部８３は、第１載置部９３の下側であって、この第１載置部９３と平行に形成された発光素子ホルダ９の係合部としての係合面９７（図３（ｂ）参照）に係合されている。

なお、図６に示すように、第１折曲部８２は、レーザ発光素子２を載置部９３、９４、９５に載置させた状態で、第１折曲部８２および第２折曲部８３をそれぞれレーザ発光素子２のフレーム２１上面および係合面９７にスムーズに係合させるため、第１折曲部８２の中間部８１ｃから先端にかけての先端領域が、第２折曲部８３の反対方向に向かって屈曲した屈曲部８２ａになっている。また、中間部８１ｃから第２折曲部８３までの寸法Ｌが、フレーム２１の上面から係合面９７までの寸法Ｄ（図５参照）より小さく設定されているため、付勢部材８が完全に係合された位置、すなわち付勢部材８が装着された位置で、第１折曲部８２と第２折曲部８３の間に配設されたレーザ発光素子２のリードフレーム２０を載置部９３、９４、９５に付勢状態で載置することができる。

さらに、連結部８１は、付勢部材８が装着された位置において、その貫通孔８１ａと第２折曲部８３との間が、レーザ光の出射方向の前方であって第１載置部９３と係合面９７とを連結する連結面９８（図５（ａ）参照）に当接するとともに、一対の延設部８１ｂ、８１ｂがレーザ光の出射方向の前方であって、円筒外壁９１の前面９９に当接されている。この前面９９の延設部８１ｂ、８１ｂが当接する当接部９９ａ、９９ａは、図５（ａ）に示すように、他より一段低く形成されており、当接部９９ａ、９９ａおよび連結面９８は、発光素子ホルダ９のレーザ光の光軸方向と直交する同一平面内に形成されている。そのため、一対の延設部８１ｂ、８１ｂおよび貫通孔８１ａと第２折曲部８３との間の３箇所を同時に当接させることができる。従って、半導体レーザチップ２３の発光点と貫通孔８１ａの中心とを正確に位置決することが可能となり、半導体レーザチップ２３から出射されるレーザ光が、貫通孔８１ａを通過可能になっている。

このようにしてレーザ発光素子２が保持された状態では、フレーム２１のレーザ光の出射方向が、貫通孔８１ａを除いて連結部８１によって閉鎖されるとともに、フレーム２１の上方が第１折曲部８２によってレーザ光の出射方向と直交する上方が閉鎖されている。

また、その際、図４に示すように、レーザ発光素子２は、一方側の延長部２４の端部２４ａ（図２参照）が、半導体レーザチップ２３の発光点におけるＺ方向の基準面になっており、端部２４ａが、第２載置部９４の前方であって、レーザ光の光軸方向と直交する第１の基準面９１ｂに突き当たり、そこが度当たりになってレーザ発光素子２のＺ方向が位置決めされる。さらに、延設部２４の端部２４ａの前方であって、この端部２４ａと直交する直交部２４ｂ（図２参照）が、半導体レーザチップ２３の発光点におけるＸ方向の基準面になっており、直交部２４ｂが、第１載置部の側方に位置する円筒外壁９１の内壁９１ａに突き当たり、そこが度当たりになってレーザ発光素子２のＸ方向が位置決めされる。

このように、レーザ発光素子２が付勢部材８によって発光素子ホルダ９に固定される一方で、レーザ発光素子２は、切り欠き部に沿って片側２箇所に塗布されたＵＶ接着剤によって、発光素子ホルダ９に接着固定されている。具体的には、図４（ｂ）に示すように、一対の延長部２４、２５がＵＶ接着剤（紫外線硬化型接着剤）１１を用いて第２載置部９４、９５に接着固定されている。しかも、本形態の場合、付勢部材８がＵＶ接着剤１１を用いて発光素子ホルダ９に固定されている。すなわち、第１折曲部８２が、第１載置部９３の両側に位置する円筒外壁９１の内壁９１ａ、９１ａに、ＵＶ接着剤１１を用いて固定されている。ＵＶ接着剤１１の塗布は、レーザ発光素子２が発光素子ホルダ９の載置部９３、９４、９５に載置され、付勢部材８が装着された後なされ、その後、紫外線を照射させることにより硬化させられる。

上記の通り構成されたレーザ発光素子２を保持した発光素子ホルダ９を、図７に示すように光ヘッド装置１のベース１０に形成された凹部１０ａに係合して接着剤を用いて固定すれば、発光素子ホルダ９を介してレーザ発光素子２をベース１０に搭載することができる。この際には、発光素子ホルダ９については、円筒外壁９１の外壁９１ｂが凹部１０ａの内壁に圧入されている。故に、ベース１０に対する半導体レーザチップ２３の発光点の位置合わせを容易に行うことができる。

（本形態の効果）
本形態の光ヘッド装置１において、フレームタイプのレーザ発光素子２は、そのリードフレーム２０が、付勢部材８によって、発光素子ホルダ９の載置部９３、９４、９５に付勢状態で載置させられている。しかも、発光素子ホルダ９は、レーザ発光素子２を載置するための載置部９３、９４、９５にレーザ発光素子２を載置するためレーザ発光素子２から出射される出射光の光軸に直交する方向が切り欠かれた切り欠き部９２を有し、この切り欠き部９２に沿って塗布された接着剤１１によってレーザ発光素子２が発光素子ホルダ９に接着固定されている。故に、レーザ発光素子２と発光素子ホルダ９とに跨って切り欠き部９２から接着剤を容易、且つ確実に塗布することができる。従って、レーザ発光素子２を容易、且つ高い取り付け精度をもって発光素子ホルダ９に保持させることができる。

また、本形態において、接着剤として紫外線硬化型接着剤が用いられ、紫外線の照射によって瞬時に硬化させることができるので、作業時間の短縮が図れる。

さらに、本形態において、レーザ発光素子２は、半導体レーザチップ２３が搭載された側の反対側の面を証として載置部９３、９４、９５に載置されている。特に、発光素子ホルダ９をアルミによって形成し、半導体レーザチップ２３が搭載された真下を載置部９３に載置させている。故に、半導体レーザチップ２３からの発熱を効率良く発光素子ホルダ９に放熱することができる。

さらにまた、本形態において、発光素子ホルダ９は光軸を中心にして外周が円筒状に形成された円筒外壁９１を有し、この円筒外壁９１の一部を切り欠くことにより切り欠き部９２が形成されている。この際には、発光素子ホルダ９については、円筒外壁９１の外壁９１ｂが凹部１０ａの内壁に圧入されている。故に、ベース１０に対する半導体レーザチップ２３の発光点の位置合わせを容易に行うことができる。

また、本形態において、レーザ発光素子２を確実に載置部９に密着固定させる弾性部材８を有しており、光ヘッド装置１を製造するにあたって、弾性部材８により、レーザ発光素子２を載置部９３、９４、９５側へ付勢させた状態でＵＶ接着剤の硬化を行い発光素子ホルダ９に接着固定させている。故に、レーザ発光素子２が載置部９３、９４、９５に確実に密着された位置で接着固定されるので、レーザ発光素子２の発光素子ホルダ９に対する位置精度を確保することができる。

（その他の実施の形態）
上記の形態では、付勢部材がＳＵＳ材からなる薄板により形成されているが、必ずしも金属に限定されるものではなく、樹脂により形成してもよい。

また、上記の形態では、接着剤としてＵＶ接着剤を用いているが必ずしもＵＶ接着剤に限定されるものではなく、エポキシ接着剤等を用いてもよい。

さらに、上記の形態では、レーザ発光素子２を載置部９に密着させる弾性部材８を有しているが、必ずしも弾性部材８でなくてもよい。すなわち、付勢状態で、接着剤によりレーザ発光素子２を載置部９に接着させることができれば、レーザ発光素子２を、手で押さえたり、治具等用いることにより、リードフレーム２０を載置部９３、９４、９５に付勢してもよい。

本発明が適用される光ヘッド装置の光学系を示す概略構成図である。 フレームタイプのレーザ発光素子を斜め上方から見た斜視図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、発光素子ホルダを後方より斜め上方から見た斜視図および前方より斜め下方から見た斜視図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、フレームタイプのレーザ発光素子を発光素子ホルダに搭載した状態を後方より斜め上方から見た斜視図およびフレームタイプのレーザ発光素子を発光素子ホルダに搭載し、さらに付勢部材を装着した状態を後方より斜め上方から見た斜視図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、フレームタイプのレーザ発光素子を発光素子ホルダに搭載した状態を前方より斜め上方から見た斜視図およびフレームタイプのレーザ発光素子を発光素子ホルダに搭載し、さらに付勢部材を装着した状態を前方より斜め上方から見た斜視図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ、付勢部材の左側面図、底面図、正面図、および付勢部材を斜め上方から見た斜視図である。 図４（ｂ）および図５（ｂ）に示す発光素子ホルダを光ヘッド装置のベースに取り付けた状態を斜め上方から見た斜視図である。

符号の説明

１ 光ヘッド装置
２ フレームタイプのレーザ発光素子
８ 付勢部材
９ 発光素子ホルダ
１０ ベース
２０ リードフレーム
２３ 半導体レーザチップ
８１ 連結部
８２、８３ 一対の折曲部
９２ 切り欠き部
９３ 第１載置部
９４、９５ 第２載置部
９７ 係合面（係合部）

Claims (7)

1. 半導体レーザチップがリードフレーム上に搭載されるとともに前記半導体レーザチップの周辺を除いて樹脂によりモールドされたフレームタイプのレーザ発光素子が光学部品とともにベース上に搭載された光ヘッド装置において、
   前記レーザ発光素子は、発光素子ホルダを介して前記ベースに搭載され、
   前記発光素子ホルダは、前記レーザ発光素子を載置するための載置部および該載置部に前記レーザ発光素子を載置するため前記半導体レーザチップから出射される出射光の光軸に直交する方向が切り欠かれた切り欠き部を有し、
   前記レーザ発光素子は、前記切り欠き部に沿って塗布された接着剤によって前記発光素子ホルダに接着固定されていることを特徴とする光ヘッド装置。
2. 請求項１において、前記接着剤は、紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする光ヘッド装置。
3. 請求項１または２において、前記レーザ発光素子は、前記半導体レーザチップが搭載された側の反対側の面を証として前記載置部に載置されていることを特徴とする光ヘッド装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記発光素子ホルダは前記光軸を中心にして外周が円筒状に形成された円筒壁を有し、該円筒壁の一部を切り欠くことにより前記切り欠き部を形成したことを特徴とする光ヘッド装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記ベースには、前記円筒壁が圧入される内壁を備えた凹部を有することを特徴とする光ヘッド装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記レーザ発光素子を前記載置部に付勢するための弾性部材を有することを特徴とする光ヘッド装置。
7. 請求項６に記載の光ヘッド装置の製造方法において、前記レーザ発光素子は、前記載置部へ前記付勢部材により付勢された状態で前記紫外線硬化型接着剤の硬化を行うことにより前記発光素子ホルダに接着固定されることを特徴とする光ヘッド装置の製造方法。
   

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