JP2008243869A - 受光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】受光素子の放熱性を向上し得る受光装置を提供する。
【解決手段】金属製のホルダ１１と、ホルダ１１に取り付けられると共に情報媒体で反射されたレーザー光Ｌを受光して電気信号を出力する受光素子とを備え、受光素子は、ベアチップ１２で構成されてホルダ１１に取り付けられると共に、レーザー光Ｌを入射させる入射部分１２ｂ以外の封止部分１２ｃが樹脂によって封止されている。この場合、一端部が導線を介してベアチップ１２の接続端子１２ａに接続されると共に他端部２８ａがフレキシブル基板５の配線パターン５１に接続される導体パターン２８をホルダ１１に形成することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属製のホルダと、ホルダに取り付けられると共に情報媒体で反射されたレーザー光を受光して電気信号を出力する受光素子とを備えた受光装置に関するものである。
光ヘッドに用いられる受光装置は、一般的に、受光素子（受光部）が形成された集積回路素子と、その集積回路素子を実装する回路基板と、その回路基板を実装する配線基板と、その回路基板を支持すると共に配線基板を補強し、かつ放熱板としても機能するホルダとを有している。この場合、集積回路素子に形成された電極端子と回路基板上に形成された電極端子とがワイヤ接続によって接続され、さらに集積回路素子が実装された回路基板に形成されている端子と配線基板に形成されている端子とがはんだ接合によって接続されている。この構成により、受光素子によって受光されたレーザー光が電気信号に変換されて伝達される。この場合、この電気信号は、光記録媒体に記録された情報を含む再生信号や、光ヘッドの焦点誤差またはトラッキング誤差の調整に用いられる誤差検出信号を含むものである。また、上記の光ヘッドの受光装置とは、異なる構成の受光装置として、特開平８−３０６９３９号公報に開示された（同公報の第１図および第３図参照）受光装置が知られている。この受光装置は、ＤＶＤやＣＤ等の光ディスク（情報媒体）用の再生装置に組み込まれる受光装置であって、金属基板、受光素子およびフレキシブル配線板を備えて構成されている。この場合、金属基板の一面側には、絶縁層およびランド部が形成されている。また、金属基板の中央には、光ディスクからの反射光を入射させるための貫通孔が形成されている。受光素子は、直方体状のパッケージ、およびパッケージの両側面から二方向に引き出されたリード部で構成されて、受光面を貫通孔に向けた状態で、絶縁層が形成された金属基板の一面側に実装されている。また、受光素子のリード部およびフレキシブル配線板は、金属基板の一面側に形成されているランド部にそれぞれ接続されている。
特開平８−３０６９３９号公報（第３頁、第１，３図）
ところが、従来の受光装置には、以下の問題点がある。すなわち、回路基板を有する上記の受光装置では、受光素子を実装した回路基板および配線基板を介して信号を伝達しているため、回路基板分の厚みが必要となっている。一方、ドライブ装置の小型化、薄型化に伴い、受光装置も小型・薄型のものが求められている。しかしながら、この受光装置では、回路基板分の厚みが必要なことに起因して、受光装置の薄形化が困難となっている。また、レーザー光を受光した受光素子から発生する熱量が大きくなる傾向にあり、受光素子から発生する熱を効率的に放熱可能に受光装置を構成するのが好ましい。この場合、効率的な放熱を実現するためには受光素子をホルダに近付ける必要がある。しかしながら、回路基板を有する上記の受光装置では、ホルダと受光素子との間に回路基板が存在しているため、受光素子をホルダに十分に近付けるのが困難となっている。また、特開平８−３０６９３９号公報に開示の上記受光装置においても、受光素子がパッケージ化されているため、受光素子を金属板に十分に近付けるのが困難となっている。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、小型化、薄型化および放熱性の向上を実現し得る受光装置を提供することを主目的とする。また、簡便な方法で製造し得る受光装置を提供することを他の目的とする。
上記目的を達成すべく本発明に係る受光装置は、金属製のホルダと、当該ホルダに取り付けられると共に情報媒体で反射されたレーザー光を受光して電気信号を出力する受光素子とを備え、前記受光素子は、ベアチップで構成されて前記ホルダに取り付けられると共に、前記レーザー光を入射させる部分以外の部分が樹脂によって封止されている。
この場合、一端部が導線を介して前記ベアチップの接続端子に接続されると共に他端部がフレキシブル基板の配線パターンに接続される導体パターンを前記ホルダに形成した構成を採用することができる。
また、前記金属としてのアルミニウムで前記ホルダを形成した構成を採用することができる。
本発明に係る受光装置によれば、受光素子としてのベアチップを金属製のホルダに取り付けたことにより、ベアチップとホルダとの間に回路基板や取付け用部材等が介在せず、金属製のホルダ上にベアチップが直接実装されているため、回路基板等の厚みの分、受光装置全体の厚みを薄くすることができる。したがって、受光装置の十分な小型化および薄型化を実現することができる。また、回路基板や取付け用部材等が介在せずに、ベアチップがホルダに直接取り付けられているため、ベアチップがレーザー光を受光して加熱させられたとしても、その熱をホルダを介して高効率で放熱させることができる。したがって、放熱性の十分な向上を実現することができる。また、ベアチップにおけるレーザー光を入射させる部分以外の部分を樹脂によって封止したことにより、レーザー光の入射部分が露出して樹脂によって覆われていない状態に維持されるため、短波長のレーザーが樹脂内を通過することによって樹脂が劣化することを確実に防止することができる。
また、本発明に係る受光装置によれば、一端部が導線を介してベアチップの接続端子に接続されると共に他端部がフレキシブル基板の配線パターンに接続される導体パターンをホルダに形成したことにより、複雑な形状の（配線パターンが複雑な）フレキシブル基板を用いることなく単純な形状の（配線パターンが単純な）フレキシブル基板を用いることができるため、受光装置を安価に構成することができる。この場合、上記のような導体パターンが形成された配線基板としてのフレキシブル基板を用いる構成も考えられるが、この構成では、ホルダにフレキシブル基板を樹脂等で貼り合わせた（接着）状態でベアチップとフレキシブル基板の導体パターンとをワイヤ接続する際に、接着に用いた樹脂の影響によってワイヤ接続が困難となるという問題点がある。また、上記のような導体パターンが形成されたフレキシブル基板にベアチップをワイヤ接続した後に、そのフレキシブル基板をホルダに貼り合わせる手法も考えられるが、この手法では、貼り合わせの工程でワイヤ接続が簡単に外れるおそれがあるため、取り扱いに過大な注意を要して、その分、製造効率が低下することとなる。これに対して、本発明に係る受光装置では、金属製のホルダに導体パターンを形成し、フレキシブル基板等の回路基板を介することなく、ホルダ上に形成された導体パターンにベアチップをワイヤ接続するため、取り扱いが容易（つまり簡便）で信頼性の高い製造方法で製造することができる。また、ワイヤ接続の外れも回避することができるため、受光装置の信頼性も十分に高めることができる。
また、本発明に係る受光装置によれば、熱伝導率が高いアルミニウムでホルダを形成したことにより、ベアチップに生じる熱を一層高効率で放熱させることができる。
以下、本発明に係る受光装置の最良の形態について、添付図面を参照して説明する。
最初に、光ピックアップ装置１の構成について、図面を参照して説明する。図１に示す光ピックアップ装置１は、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標））、ＤＶＤおよびＣＤ等の情報媒体１００に記録されているデータを再生（または、記録再生）する装置に用いられる光ピックアップ装置であって、同図に示すように、レーザーダイオード２、光学系３、および光ピックアップ用受光装置（以下、「受光装置」ともいう）４を備えて構成されている。
レーザーダイオード２は、３波長レーザーダイオードであって、ＢＤの再生に必要な４０５ｎｍ帯レーザー光、ＤＶＤの再生に必要な６５０ｎｍ帯レーザー光、およびＣＤの再生に必要な７８０ｎｍ帯レーザー光の３つの帯域のレーザー光を出力（出射）可能に構成されている。光学系３は、一例として、プリズム３ａと集光レンズ３ｂを備えている。この場合、光学系３は、レーザーダイオード２から出力されたレーザー光Ｌを集光レンズ３ｂで集光して情報媒体１００に照射すると共に、情報媒体１００で反射されたレーザー光Ｌをプリズム３ａで受光装置４側に屈折させて受光装置４に導くように構成されている。
受光装置４は、本発明に係る受光装置の一例であって、図２に示すように、ホルダ１１およびベアチップ１２を備えて構成されている。ホルダ１１は、ベアチップ１２が取り付けられる基台であって、矩形のアルミニウムの板材で構成されている。また、ホルダ１１の表面２１には、複数の導体パターン２８が形成されている。この場合、図２２に示すように、各導体パターン２８の一端部には、ホルダ１１に取り付けられたベアチップ１２の各接続端子１２ａに近接する位置にワイヤ３５（本発明における導線）によって接続される電極３４が形成されている。また、各導体パターン２８は、図２に示すように、他端部２８ａのピッチ（隣接する導体パターン２８同士の間隔）が配線用のフレキシブル基板５（フィルム状配線材）の各配線パターン５１のピッチ（隣接する配線パターン５１同士の間隔）と同じとなるように配列されて、各配線パターン５１に容易に接続可能に構成されている。なお、本実施の形態で参照する図２〜２５では、発明の理解を容易にすべく、図示される各構成要素の長さ、幅および厚みに関して、必ずしも各図相互間での比率が一致しない。
ベアチップ１２は、上記した３種類の帯域のレーザー光Ｌにそれぞれ対応する３つの受光部や、制御回路、増幅回路および変換回路（いずれも図示せず）を備えて構成されている。この場合、ベアチップ１２は、各受光部および各回路がシリコンウェハ上に形成された１つの半導体素子（ＰＤＩＣ）として構成されている。また、ベアチップ１２は、パッケージングされない状態でホルダ１１の表面２１に取付け用部材を介在させることなく導電性を有するエポキシ系接着剤で直接取り付けられると共に、接続端子１２ａとホルダ１１に形成されている導体パターン２８の電極３４とがワイヤ３５によって接続されている。受光部は、情報媒体１００で反射されたレーザー光Ｌを受光して、そのレーザー光Ｌの強度に応じた電流を出力し、変換回路は、一例として、増幅器、出力バッファおよび帰還回路等を備えて構成されている。この場合、変換回路は、受光部からの出力電流を電圧に変換すると共に、変換した電圧を所定のゲインで増幅する。
次に、受光装置製造工程に従って受光装置４を製造する方法について、図面を参照して説明する。
まず、図３に示すように、ホルダ１１の表面２１にプラズマを照射して、表面２１をクリーニングする。次いで、図４に示すように、クリーニングしたホルダ１１の表面２１にバッファーメタル層２２を形成する。続いて、図５に示すように、バッファーメタル層２２におけるベアチップ１２の取り付け部分にメタルマスク２３によりベアチップ１２の取り付け部をマスクする。次いで、メタルマスク２３によりマスクされた部分以外の部分にアルミナ（酸化アルミニウム）を蒸着することにより、図６に示すように、バッファーメタル層２２の上にアルミナの絶縁膜２４を形成する。
続いて、図７に示すように、メタルマスク２３を取り外し、図８に示すように、ポジ型のフォトレジストを塗布してフォトレジスト層２５を形成する。次いで、図９に示すように、現像処理を行うことによってフォトレジスト層２５に導体パターン２８に対応するパターン２６を形成する。続いて、図１０に示すように、パターン２６を形成したフォトレジスト層２５の上からバッファーメタル（例えばＴｉ−Ｎｉ）を下地として金２７を蒸着する。次いで、図１１に示すように、フォトレジスト層２５を剥離（除去）する。これにより、パターン２６の部分に蒸着した金によって導体パターン２８が形成される。
続いて、図１２に示すように、ポジ型のフォトレジストを塗布してフォトレジスト層２９を形成する。次いで、現像処理を行うことにより、図１３に示すように、導体パターン２８を覆うパターン３０をフォトレジスト層２９に形成する。続いて、図１４に示すように、パターン３０を形成したフォトレジスト層２９の上からポリイミドを塗布して、パターン３０の部分、つまり導体パターン２８を覆う部分に保護膜３１を形成する。次いで、図１５に示すように、フォトレジスト層２９を剥離（除去）する。
続いて、図１６に示すように、ポジ型のフォトレジストを塗布してフォトレジスト層３２を形成する。次いで、現像処理を行うことにより、図１７に示すように、導体パターン２８上の所定部分に対応するパターン３３をフォトレジスト層３２に形成する。続いて、図１８に示すように、ドライエッチング処理を行うことにより、パターン３３が形成された部分の保護膜３１を除去する。これにより、保護膜３１が除去された部分、つまり導体パターン２８上におけるパターン３３が形成された部分が露出する。この場合、この露出した部分が電極３４として機能する。
次いで、図１９に示すように、フォトレジスト層３２を剥離する。続いて、図２０に示すように、バッファーメタル層２２が形成されたホルダ１１の表面２１に導電性を有する接着剤等を用いてベアチップ１２を取り付ける。次いで、図２１に示すように、ベアチップ１２の電極と導体パターン２８上の電極３４とをワイヤ３５で接続する。続いて、ベアチップ１２の電極端子、導体パターン上の電極３４、およびワイヤ３５を熱硬化型系液状封止樹脂３６を用いて封止する。この場合、受光部におけるレーザー光Ｌを入射させる部分（以下、「入射部分１２ｂ」ともいう）が封止されることなく露出するようにする。つまり、入射部分１２ｂを除く部分（以下、この部分を「封止部分１２ｃ」ともいう）を封止する。以上により、受光装置４が完成する。
次に、図２に示すように、受光装置４にフレキシブル基板５を接続する。具体的には、フレキシブル基板５における各配線パターン５１の一端部を各導体パターン２８の他端部２８ａに接続する。この場合、この受光装置４では、各導体パターン２８における各他端部２８ａのピッチが、フレキシブル基板５における各配線パターン５１のピッチと同じとなるように配列されている。このため、各導体パターン２８に対応する各配線パターン５１を重ね合わせた状態で半田付けするだけで各導体パターン２８と各配線パターン５１とを容易に接続することが可能となっている。次いで、レーザーダイオード２、光学系３および受光装置４を図外の筐体に取り付ける。以上により、光ピックアップ装置１が完成する。
次に、光ピックアップ装置１の動作について、光ピックアップ装置１が搭載されている記録再生装置の動作を例にして説明する。
まず、情報媒体１００に記録されているデータの再生を行う際には、レーザーダイオード２から出力されるレーザー光Ｌの波長およびパワーが、記録再生装置の制御部によって情報媒体１００に対応する波長に設定される。これにより、レーザーダイオード２から所定の波長で所定のパワーのレーザー光Ｌが出力される。この際に、出力されたレーザー光Ｌが光学系３の集光レンズ３ｂによって集光されて情報媒体１００に照射され、情報媒体１００で反射されたレーザー光Ｌがプリズム３ａによって受光装置４に導かれる。
次いで、受光装置４におけるベアチップ１２の受光部が、レーザー光Ｌを受光してそのレーザー光Ｌの強度に応じた電気信号（一例として、電流）を出力する。この場合、この受光装置４では、ホルダ１１が熱伝導率の高いアルミニウムで形成され、ベアチップ１２が取付け用部材を介在させることなくホルダ１１に直接取り付けられている。このため、ベアチップ１２がレーザー光Ｌを受光して加熱させられたとしても、その熱が高効率で放熱される。また、この受光装置４では、ベアチップ１２における受光部の入射部分１２ｂ以外の部分が熱硬化型系液状封止樹脂３６によって封止されている。つまり、ベアチップ１２の入射部分１２ｂは熱硬化型系液状封止樹脂３６によって覆われていない状態に維持されている。このため、受光部の上部には樹脂がなく、露出しており、短波長のレーザー光Ｌの樹脂通過に伴う樹脂の劣化を防止することができる。
続いて、ベアチップ１２の変換回路が、受光部から出力された電流を電圧に変換すると共に、変換した電圧を所定のゲインで増幅する。次いで、記録再生装置の信号処理部が、変換回路から出力された電圧に基づいて所定の処理を実行する。これにより、情報媒体１００に記録されているデータの再生が行われる。
このように、この受光装置４によれば、受光素子としてのベアチップ１２を金属製のホルダ１１に取り付けたことにより、ベアチップ１２とホルダ１１との間に回路基板や取付け用部材等が介在せず、金属製のホルダ１１上にベアチップ１２が直接実装されているため、回路基板等の厚みの分、受光装置４全体の厚みを薄くすることができる。したがって、受光装置４の十分な小型化および薄型化を実現することができる。また、回路基板や取付け用部材等が介在せずに、ベアチップ１２がホルダ１１に直接取り付けられているため、ベアチップ１２がレーザー光Ｌを受光して加熱させられたとしても、その熱をホルダ１１を介して高効率で放熱させることができる。したがって、放熱性の十分な向上を実現することができる。また、ベアチップ１２における受光部の入射部分１２ｂ以外の封止部分１２ｃを熱硬化型系液状封止樹脂３６によって封止したことにより、入射部分１２ｂが露出して熱硬化型系液状封止樹脂３６によって覆われていない状態に維持されるため、短波長のレーザー光Ｌが樹脂内を通過することによって樹脂が劣化することを確実に防止することができる。
また、この受光装置４によれば、ベアチップ１２の接続端子１２ａにワイヤ３５を介してその一端部の電極３４が接続されると共にフレキシブル基板５の配線パターン５１にその他端部２８ａが接続される導体パターン２８をホルダ１１に形成したことにより、導体パターン２８と同様の導体パターンを形成したフレキシブル基板を用いる構成とは異なり、フレキシブル基板等の回路基板を介することなく、ホルダ１１上に形成された導体パターン２８にベアチップ２３をワイヤ接続することができるため、取り扱いが容易（つまり簡便）で信頼性の高い製造方法で製造することができる。また、フレキシブル基板をホルダに貼り合わせる手法とは異なり、ワイヤ接続の外れも回避することができるため、受光装置４の信頼性も十分に高めることができる。
また、この受光装置４によれば、熱伝導率が高いアルミニウムでホルダ１１を形成したことにより、ベアチップ１２に生じる熱を一層高効率で放熱させることができる。
なお、本発明は、上記の構成に限定されない。例えば、受光部の入射部分１２ｂがホルダ１１とは逆側（図２２における上方）を向くようにベアチップ１２をホルダ１１に取り付けた構成例について上記したが、図２３に示す受光装置４Ａのように、入射部分１２ｂがホルダ１１側（同図における下方）を向くようにベアチップ１２をホルダ１１に取り付けると共に、ホルダ１１における入射部分１２ｂに対向する部位に受光用孔１１ｂを形成する構成を採用することもできる。なお、同図および後述する図２４，２５では、上記した受光装置４と同じ機能を有する構成要素については同一の符号を付して重複する説明を省略する。
また、図２４に示す受光装置４Ｂのように、ホルダ１１における導体パターン２８の形成面（つまり表面２１）の裏面側（同図における裏面３７側）にベアチップ１２を取り付けると共に、ベアチップ１２の接続端子１２ａと表面２１側に形成した端子３８とを接続するスルーホール１１ｃを形成して端子３８と電極３４とを接続する構成を採用することもできる。さらに、図２５に示す受光装置４Ｃのように、受光部の入射部分１２ｂがホルダ１１側を向くようにしてホルダ１１の裏面３７側にベアチップ１２を取り付けた構成を採用することもできる。
また、３波長レーザーダイオードとしてのレーザーダイオード２に対応して３つの受光部を備えたベアチップ１２を有する受光装置４を例に挙げて説明したが、１つまたは２つの帯域のレーザー光を出力するレーザーダイオードに対応して１つまたは２つの受光部を備えたベアチップを有する受光（検出）装置にも本発明を適用することができる。さらに、制御回路、増幅回路および変換回路を有する集積回路上に受光部が形成された受光素子としてのベアチップ１２を例に挙げて説明したが、この構成に限定されない。たとえば、フォトダイオードのみで構成された受光素子も本発明における受光素子に含まれる。また、ホルダ１１の材質は、アルミニウムに限定されず、任意の金属を用いることができる。
光ピックアップ装置１の構成図である。 受光装置４およびフレキシブル基板５の構成図である。 ホルダ１１の表面２１をクリーニングしている状態のホルダ１１の断面図である。 バッファーメタル層２２を形成した状態のホルダ１１の断面図である。 メタルマスク２３を形成した状態のホルダ１１の断面図である。 絶縁膜２４を形成した状態のホルダ１１の断面図である。 メタルマスク２３を除去した状態のホルダ１１の断面図である。 フォトレジスト層２５を形成した状態のホルダ１１の断面図である。 フォトレジスト層２５にパターン２６を形成した状態のホルダ１１の断面図である。 金２７を蒸着した状態のホルダ１１の断面図である。 フォトレジスト層２５を剥離した状態のホルダ１１の断面図である。 フォトレジスト層２９を形成した状態のホルダ１１の断面図である。 フォトレジスト層２９にパターン３０を形成した状態のホルダ１１の断面図である。 保護膜３１を形成した状態のホルダ１１の断面図である。 フォトレジスト層２９を剥離した状態のホルダ１１の断面図である。 フォトレジスト層３２を形成した状態のホルダ１１の断面図である。 フォトレジスト層３２にパターン３３を形成した状態のホルダ１１の断面図である。 保護膜３１の一部を除去した状態のホルダ１１の断面図である。 フォトレジスト層３２を剥離した状態のホルダ１１の断面図である。 ベアチップ１２を取り付けた状態のホルダ１１の断面図である。 ベアチップ１２の電極と電極３４とをワイヤ３５で接続した状態のホルダ１１の断面図である。 光硬化型樹脂３６で封止した状態のホルダ１１の断面図である。 受光装置４Ａの断面図である。 受光装置４Ｂの断面図である。 受光装置４Ｃの断面図である。
符号の説明
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 受光装置
５ フレキシブル基板
１１ ホルダ
１２ ベアチップ
２８ 導体パターン
３４ 電極
３６ 光硬化型樹脂
５１ 配線パターン
Ｌ レーザー光

Claims (3)

  1. 金属製のホルダと、当該ホルダに取り付けられると共に情報媒体で反射されたレーザー光を受光して電気信号を出力する受光素子とを備え、
    前記受光素子は、ベアチップで構成されて前記ホルダに取り付けられると共に、前記レーザー光を入射させる部分以外の部分が樹脂によって封止されている受光装置。
  2. 前記ホルダには、一端部が導線を介して前記ベアチップの接続端子に接続されると共に他端部がフレキシブル基板の配線パターンに接続される導体パターンが形成されている請求項１記載の受光装置。
  3. 前記ホルダは、前記金属としてのアルミニウムで形成されている請求項１または２記載の受光装置。
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