JP3587747B2 - Semiconductor laser device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザ装置に関し、さらに詳しくは、光ディスクの光学式ピックアップシステムに使用される半導体レーザ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の一般的な半導体レーザ装置としては、図7に示されるような半導体レーザ装置が知られている。
図7に示される半導体レーザ装置101は、金属製のステム102、ステム102の上面に備えられるブロック部103、レーザチップ104、受光素子105、リードピン106a、106b、106cおよび金属線107a、107bとから構成され、レーザチップ104はブロック部103の側面に実装されている。
【0003】
なお、符号108aおよび108bは、レーザチップ104から2方向にそれぞれ出射されるレーザ光を示している。
また、金属線107aはその両端がレーザチップ104とリードピン106aにワイヤボンディングによって接続され、同様に金属線107bはその両端が受光素子105とリードピン106bにワイヤボンディングによって接続されている。
【0004】
レーザチップ104はステム102の上面に配置される受光素子105に対して垂直方向にレーザ光108aを出射し、受光素子105は、レーザチップ104から出射されるレーザ光108aを受光してレーザ光108aの出力をモニタする。
受光素子105から得られたレーザ光108aのモニタ結果は半導体レーザ駆動回路(図示せず)にフィードバックされ、レーザ光108bの強度が制御される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の半導体レーザ装置は、レーザチップを支持するためにステムの上面にブロック部を備える必要があり、構造が複雑になる。
また、金属線を用いてレーザチップおよび受光素子と各リード端子とをそれぞれ電気的に接続するため、接続工程が複雑でその作業時間や実装精度が問題となっている。
【0006】
この発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、レーザチップと受光素子を基板に実装することにより、構造および製造工程が単純でしかも品質の高い半導体レーザ装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、対象物にレーザ光を照射する半導体レーザ装置において、透光性を有するガラス又は樹脂からなる基板と、第1、第2レーザ光を異なる2方向に出射するレーザチップと、レーザチップに給電する第1配線パターンと、レーザチップの出力をモニタするモニタ用受光素子と、モニタ用受光素子に電気的に接続する第2配線パターンとを備え、第1配線パターンはレーザチップの発熱を放熱させるように基板表面のほぼ全域にわたって形成されて透光部を規定し、レーザチップは第1レーザ光が前記透光部を透過し第2レーザ光が対象物を照射するように基板表面に設けられ、第2配線パターンは基板裏面に設けられ、モニタ用受光素子は透光部を透過した第1レーザ光を受光するように基板裏面に設けられた半導体レーザ装置を提供するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
この発明の半導体レーザ装置は、基板が透光性を有するガラスまたは樹脂で形成される。
ここでいうガラスとしては、例えばソーダガラス、石英ガラス、硼珪酸ガラスなどを挙げることができる。
また、樹脂としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。
【0009】
このように構成することにより、基板上の任意の位置を透光部として利用することができるのでこの発明の半導体レーザ装置の基板としてより好ましいものとなる。
しかし、通常の遮光性を有する基板の一部を透光性材料で構成したり孔を開ける等の加工を施したりすることにより、その部分を透光部として利用することが可能であるのは言うまでもない。
【0010】
また、この発明の半導体レーザ装置は、第1配線パターンがレーザチップの発熱を放熱させるように基板表面全域にわたって形成される。
これは、配線パターンの基板表面に対する表面積を大きくすることにより、積極的にレーザチップの発熱を放熱させることを意味している。
また、配線パターンの面積を大きくすることは、受光素子が任意のレーザ光以外の余分な光を受光することを防止する遮光の役割を果たすことにもなる。
【0011】
また、この発明の半導体レーザ装置は、第2配線パターンがその一部に受光素子接続用バンプをさらに備えていてもよい。
【0012】
また、この発明の半導体レーザ装置は、基板表面のレーザチップが、透光性樹脂で覆われていてもよい。
また、基板裏面のモニタ用受光素子は、遮光性樹脂で覆われていてもよい。 このように構成することにより、容易に半導体レーザ装置を外部の接触物等から保護することができるようになる。
なお、基板表面に透光性樹脂を用いるのはレーザ光を透過させるためであり、基板裏面に遮光性樹脂を用いるのは受光素子が任意のレーザ光以外の余分な光を受光することを防止するためである。
【0013】
また、この発明の半導体レーザ装置は、回折素子、反射光受光素子および反射光受光素子に電気的に接続する第3配線パターンとをさらに備え、回折素子はレーザチップから対象物に向けて出射される第2レーザ光が回折素子を介して対象物を照射し、対象物から反射後に再び回折素子を介して基板の透光部を透過するように設けられ、反射光受光素子は、基板の透光部を透過した第2レーザ光を受光するように基板裏面に設けられ、第3配線パターンは基板裏面に設けられるように構成してもよい。
【0014】
このように構成された場合において、第3配線パターンがその一部に受光素子接続用バンプをさらに備えていてもよい。
また、回折素子は基板表面にスペーサを介して支持されていてもよい。
また、反射光受光素子はモニタ用受光素子と一体的に構成されていてもよい。また、基板裏面のモニタ用受光素子および反射光受光素子は遮光性樹脂で覆われていてもよい。
【0015】
また、この発明の半導体レーザ装置は、回折素子、反射光受光素子および反射光受光素子に電気的に接続する第3配線パターンとをさらに備え、回折素子はレーザチップから対象物に向けて出射される第2レーザ光が回折素子を介して対象物を照射し、対象物から反射後に再び回折素子を介して入射するように設けられ、反射光受光素子は回折素子を介して入射した第2レーザ光を受光するように基板表面に設けられ、第3配線パターンは基板表面に設けられるように構成してもよい。
【0016】
このように構成された場合において、回折素子は基板表面にスペーサを介して支持されていてもよい。
また、基板裏面のモニタ用受光素子は、遮光性樹脂で覆われていてもよい。
【0017】
【実施例】
以下に図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。なお、この実施例によってこの発明が限定されるものではない。
【0018】
実施例1
この発明の実施例1について、図1および図2に基づいて説明する。
これらの図に示されるように、光ディスク(図示せず)にレーザ光を照射する半導体レーザ装置1は、透光部3を有するガラス製の透明基板2と、第1レーザ光5aと第2レーザ光5bを異なる2方向に出射するレーザチップ4と、レーザチップ4に給電する配線パターン(第1配線パターン)6a、6bと、レーザチップ4の出力をモニタするモニタ用受光素子8と、モニタ用受光素子8に電気的に接続する配線パターン(第2配線パターン)7a、7bとから構成されている。
【0019】
配線パターン6a、6bは透明基板2の表面に、配線パターン7a、7bは透明基板2の裏面にそれぞれ形成され、透光部3は配線パターン6aと6bとの切れ目および配線パターン7aと7bとの切れ目に形成されている。
レーザチップ4は、その2つの電極(図示せず)がそれぞれ配線パターン6a、6bとに導電性ペースト9によって接続され、レーザチップ4から出射される第1レーザ光5aが透光部3を透過し第2レーザ光5bが光ディスク(図示せず)を照射するように透明基板2の表面に配置されている。
【0020】
一方、モニタ用受光素子8はその2つの電極(図示せず)がそれぞれ配線パターン7a、7bとにバンプ10を介して電気的に接続され、透光部3を透過してきた第1レーザ光5aを受光するように透明基板2の裏面に配置されている。
【0021】
図2に特に示されるように、配線パターン6a、6bが透明基板2の表面を実質的にほぼ全体にわたって覆っているのは、配線パターン6a、6bの表面積を大きくしてレーザチップ4(図1)の発熱を放熱させるためである。また、配線パターン6a、6bの面積を大きくすることは、図1に示されるように透明基板2の裏面に設けられたモニタ用受光素子8に対して第1レーザ光5a以外の余分な光が入射することを防止するという効果もある。
【0022】
また、図1に示されるように透明基板2の表面は外部の接触物等(図示せず)からレーザチップ4を保護するために透明樹脂11によって覆われている。
一方、透明基板2の裏面は遮光性樹脂12によって覆われ、モニタ用受光素子8は外部の接触物等(図示せず)から保護されると共に、第1レーザ光5a以外の余分な光を受光しないようにされている。
【0023】
このように構成されてなる半導体レーザ装置1は、図1に示されるようにレーザチップ4から出射された第1レーザ光5aの強度がモニタ用受光素子8によってモニタされる。
一方、第2レーザ光5bは、光ディスクを照射し、光ディスクの光学情報の読み取りに利用される。
【0024】
実施例2
この発明の実施例2について図3に基づいて説明する。
図3に示される半導体レーザ装置21は、透明基板22の表面に窓ガラス33を備えた金属製のキャップ34が取り付けられ、これによりレーザチップ24を外部の接触物等から保護している。
また、金属製のキャップ34を取り付けることにより、半導体レーザ装置21の対ノイズ性能も向上する。
その他の構成は図1および図2に示される上述の実施例1の半導体レーザ装置1と同じである。
【0025】
実施例3
この発明の実施例3について図4に基づいて説明する。
図4に示される半導体レーザ装置41は、透明基板42の表面に筒状スペーサ56を備え、その上端にガラス板55が取り付けられ、これによりレーザチップ44を外部の接触物等から保護している。
その他の構成は図1および図2に示される上述の実施例1の半導体レーザ装置1と同じである。
【0026】
実施例4
この発明の実施例4について図5に基づいて説明する。
図5に示される半導体レーザ装置61は、透光部63aおよび63bを有するガラス製の透明基板62と、第1レーザ光65aと第2レーザ光65bを異なる2方向に出射するレーザチップ64と、レーザチップ64に給電する配線パターン(第1配線パターン)66a、66bと、回折素子77と、2つの受光部68a、68bを備える受光素子68と、受光素子68に電気的に接続する配線パターン(第2、第3配線パターン)67a、67b、67cとから構成されている。
【0027】
図5に示されるように配線パターン66a、66bは透明基板62の表面に、配線パターン67a、67b、67cは透明基板62の裏面にそれぞれ形成され、透光部63aは配線パターン66aと66bとの切れ目および配線パターン67aと67bとの切れ目に形成されている。
一方、透光部63bは配線パターン66bの一部に形成された切れ目および配線パターン67bと67cとの切れ目に形成されている。
レーザチップ64はその2つの電極(図示せず)がそれぞれ配線パターン66a、66bとに導電性ペースト69によって接続され、レーザチップ64から出射される第1レーザ光65aが第1透光部63aを透過し第2レーザ光65bが光ディスク(図示せず)を照射するように透明基板62の表面に配置されている。
【0028】
また、回折素子77は、レーザチップ64から出射される第2レーザ光65bが回折素子77を介して光ディスクを照射し、光ディスクから反射した反射レーザ光65cが再び回折素子77を介して透明基板62の透光部63bを透過するように筒状スペーサ76を介して透明基板62の表面に設けられている。
一方、受光素子68はその3つの電極(図示せず)がそれぞれ配線パターン67a、67b、67cとにバンプ70を介して電気的に接続され、第1レーザ光65aを受光部68aが、反射レーザ光65cを受光部68bがそれぞれ受光するように透明基板62の裏面に配置されている。
つまり、実施例5の受光素子68は、レーザチップの出力をモニタするモニタ用受光素子と、光ディスク等の対象物に照射され、そこから反射してきた反射レーザ光を受光する反射光受光素子とを一体的に構成したものである。
【0029】
また、図5に示されるように透明基板62の裏面は遮光性樹脂72によって覆われ、受光素子68は外部の接触物等(図示せず)から保護されると共に、第1レーザ光65aおよび反射レーザ光65c以外の余分な光を受光しないようにされている。
【0030】
このように構成されてなる半導体レーザ装置61は、図5に示されるようにレーザチップ64から出射された第1レーザ光65aの強度が受光素子68の受光部68aによってモニタされる。
一方、第2レーザ光65bは、光ディスクを照射した後、反射して反射レーザ光65cとなり、受光素子68の受光部68bによって受光され、光学情報の読み取りが行われる。
【0031】
実施例5
この発明の実施例5について図6に基づいて説明する。
図6に示される半導体レーザ装置81は、透光部83を有するガラス製の透明基板82と、第1レーザ光85aと第2レーザ光85bを異なる2方向に出射するレーザチップ84と、レーザチップ84に給電する配線パターン(第1配線パターン)86a、86bと、回折素子97と、モニタ用受光素子88aと、反射光受光素子88bと、モニタ用受光素子88aに電気的に接続する配線パターン(第2配線パターン)87a、87bと、反射光受光素子88bに電気的に接続する配線パターン(第3配線パターン)86cとから構成されている。
なお、配線パターン86bは反射光受光素子88bにも電気的に接続される。
【0032】
図6に示されるように配線パターン86a、86b、86cは透明基板82の表面に、配線パターン87a、87bは透明基板の裏面にそれぞれ形成され、透光部83は配線パターン86aと86bとの切れ目および配線パターン87aと87bとの切れ目に形成されている。
レーザチップ84はその2つの電極(図示せず)がそれぞれ配線パターン86a、86bとに導電性ペースト89によって接続され、レーザチップ84から出射される第1レーザ光85aが透光部83を透過し第2レーザ光85bが光ディスク(図示せず)を照射するように透明基板82の表面に配置されている。
【0033】
また、回折素子97は、レーザチップ84から出射される第2レーザ光85bが回折素子97を介して光ディスクを照射し、光ディスクから反射した反射レーザ光85cが再び回折素子97を介して半導体レーザ装置81内に入射するように筒状スペーサ96を介して透明基板82の表面に設けられている。
モニタ用受光素子88aはその2つの電極(図示せず)がそれぞれ配線パターン87a、87bとにバンプ90を介して電気的に接続され、第1レーザ光85aを受光するように透明基板82の裏面に配置されている。
一方、反射光受光素子88bはその2つの電極(図示せず)がそれぞれ配線パターン86b、86cとに導電性ペースト89によって接続され、半導体レーザ装置81内に入射する反射レーザ光85cを受光するように透明基板82の表面に配置されている。
【0034】
また、図6に示されるように透明基板82の裏面は遮光性樹脂92によって覆われ、モニタ用受光素子88aは外部の接触物等(図示せず)から保護されると共に、第1レーザ光85a以外の余分な光を受光しないようにされている。
【0035】
このように構成されてなる半導体レーザ装置81の機能は、図5に示される上述の実施例4の半導体レーザ装置61と同じであるが、第1レーザ光85aを受光するモニタ用受光素子88aと、反射レーザ光85cを受光する反射光受光素子88bとを異なる実装位置で独立させて設けているので光学系の精度が向上している。
【0036】
【発明の効果】
この発明によれば、半導体レーザ装置の構造および製造工程を単純にでき、しかもその品質を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1の形態を示す断面図である。
【図2】図1に示される半導体レーザ装置の透明基板とその表面の配線パターンを示す平面図である。
【図3】この発明の実施例2の形態を示す断面図である。
【図4】この発明の実施例3の形態を示す断面図である。
【図5】この発明の実施例4の形態を示す断面図である。
【図6】この発明の実施例5の形態を示す断面図である。
【図7】従来の半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1・・・半導体レーザ装置
2・・・透明基板
3・・・透光部
4・・・レーザチップ
5a・・・第1レーザ光
5b・・・第2レーザ光
6a,6b,7a,7c・・・配線パターン
8・・・モニタ用受光素子
9・・・導電性ペースト
10・・・バンプ
11・・・透明樹脂
12・・・遮光性樹脂[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly, to a semiconductor laser device used in an optical pickup system for an optical disk.
[0002]
[Prior art]
As a conventional general semiconductor laser device, a semiconductor laser device as shown in FIG. 7 is known.
The
[0003]
Note that
Both ends of the
[0004]
The
The monitoring result of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Such a conventional semiconductor laser device needs to have a block portion on the upper surface of the stem to support the laser chip, and the structure becomes complicated.
Further, since the laser chip and the light receiving element are electrically connected to the respective lead terminals using metal wires, the connection process is complicated, and the work time and mounting accuracy are problematic.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a high-quality semiconductor laser device having a simple structure and manufacturing process by mounting a laser chip and a light receiving element on a substrate. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a semiconductor laser device for irradiating an object with laser light, a substrate made of glass or resin having translucency, a laser chip for emitting first and second laser lights in two different directions, and a laser chip. a first wiring pattern for supplying power to the monitoring light-receiving element for monitoring the output of the laser chip, and a second wiring pattern electrically connected to the monitor light-receiving element, the first wiring pattern of the heat generated by the laser chip The laser chip is formed over substantially the entire surface of the substrate so as to dissipate heat, and defines a light-transmitting portion. Wherein the second wiring pattern is provided on the back surface of the substrate, and the light receiving element for monitoring is a semiconductor laser device provided on the back surface of the substrate so as to receive the first laser light transmitted through the light transmitting portion. It is intended to provide.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The semiconductor laser device of the present invention, the substrate is formed of glass or resin having translucency.
Examples of the glass here include soda glass, quartz glass, borosilicate glass, and the like.
Examples of the resin include an acrylic resin and an epoxy resin.
[0009]
With such a configuration, an arbitrary position on the substrate can be used as a light-transmitting portion, which is more preferable as the substrate of the semiconductor laser device of the present invention.
However, by forming a part of a substrate having a normal light-shielding property with a light-transmitting material or performing processing such as making a hole, it is possible to use that part as a light-transmitting part. Needless to say.
[0010]
Further, in the semiconductor laser device of the present invention, the first wiring pattern is formed over the entire surface of the substrate so as to radiate heat generated by the laser chip .
This is, by increasing the surface area to the substrate surface of the wiring pattern, and means to actively radiate heat generated in the laser chip.
Increasing the area of the wiring pattern also serves as a light shielding function to prevent the light receiving element from receiving extra light other than arbitrary laser light.
[0011]
In the semiconductor laser device of the present invention, the second wiring pattern may further include a light receiving element connection bump on a part thereof.
[0012]
Further, in the semiconductor laser device of the present invention, the laser chip on the substrate surface may be covered with a translucent resin.
Further, the monitor light receiving element on the back surface of the substrate may be covered with a light shielding resin. With this configuration, the semiconductor laser device can be easily protected from an external contact object or the like.
The light-transmitting resin is used on the substrate surface to transmit laser light, and the light-shielding resin is used on the back surface of the substrate to prevent the light receiving element from receiving extra light other than the arbitrary laser light. To do that.
[0013]
Further, the semiconductor laser device of the present invention further includes a diffraction element, a reflected light receiving element, and a third wiring pattern electrically connected to the reflected light receiving element, and the diffraction element is emitted from the laser chip toward an object. The second laser beam irradiates the target object through the diffraction element, and after being reflected from the target object, is transmitted again through the light-transmitting portion of the substrate through the diffraction element. The third wiring pattern may be provided on the back surface of the substrate so as to receive the second laser light transmitted through the optical unit, and the third wiring pattern may be provided on the back surface of the substrate.
[0014]
In such a case, the third wiring pattern may further include a light receiving element connection bump on a part thereof.
Further, the diffraction element may be supported on the substrate surface via a spacer.
Further, the reflected light receiving element may be formed integrally with the monitoring light receiving element. Further, the monitoring light receiving element and the reflected light receiving element on the back surface of the substrate may be covered with a light shielding resin.
[0015]
Further, the semiconductor laser device of the present invention further includes a diffraction element, a reflected light receiving element, and a third wiring pattern electrically connected to the reflected light receiving element, and the diffraction element is emitted from the laser chip toward an object. A second laser beam that irradiates the object through the diffractive element, reflects the object and then re-enters the object through the diffractive element, and the reflected light receiving element is a second laser beam incident through the diffractive element. The third wiring pattern may be provided on the substrate surface so as to receive light, and the third wiring pattern may be provided on the substrate surface.
[0016]
In such a case, the diffraction element may be supported on the surface of the substrate via a spacer.
Further, the monitor light receiving element on the back surface of the substrate may be covered with a light shielding resin.
[0017]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings. The present invention is not limited by the embodiment.
[0018]
Example 1
First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in these figures, a
[0019]
The
The laser chip 4 has its two electrodes (not shown) connected to the
[0020]
On the other hand, the monitor
[0021]
As shown particularly in FIG. 2, the reason why the
[0022]
Further, as shown in FIG. 1, the surface of the
On the other hand, the back surface of the
[0023]
In the
On the other hand, the second laser beam 5b irradiates the optical disk and is used for reading optical information of the optical disk.
[0024]
Example 2
Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the
Further, by attaching the
Other configurations are the same as those of the
[0025]
Example 3
Third Embodiment A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The
Other configurations are the same as those of the
[0026]
Example 4
Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG.
The
[0027]
As shown in FIG. 5, the
On the other hand, the
The
[0028]
Further, the
On the other hand, the
In other words, the
[0029]
Further, as shown in FIG. 5, the back surface of the
[0030]
In the
On the other hand, after irradiating the optical disk, the
[0031]
Example 5
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A
Note that the
[0032]
As shown in FIG. 6, the
The
[0033]
Further, the
The monitor light-receiving
On the other hand, the reflected
[0034]
As shown in FIG. 6, the back surface of the
[0035]
The function of the
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention, the structure and the manufacturing process of the semiconductor laser device can be simplified, and the quality can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an
FIG. 2 is a plan view showing a transparent substrate of the semiconductor laser device shown in FIG. 1 and a wiring pattern on the surface thereof.
FIG. 3 is a sectional view showing an
FIG. 4 is a sectional view showing an
FIG. 5 is a sectional view showing an embodiment 4 of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing an embodiment 5 of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing a conventional semiconductor laser device.
[Explanation of symbols]
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