JP3704459B2 - 半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、主として光ディスク装置等に用いられる半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体レーザ装置において、半導体レーザチップをサブマウントする際に、半導体レーザチップを、この半導体レーザチップの出射光の向きが受光素子の受光面に対して垂直になるようなレイアウトで配置しているものがある。図4は、このようなサブマウントのレイアウト構造を取る半導体レーザ装置(特公平7‐109921号公報)の構造を示す概略図である。
【0003】
図4において、半導体レーザチップ2から出射面(受光素子4の搭載面)に対して垂直に出射されたレーザ光は、光ディスク9で反射されて受光素子4に入射される。尚、1はレーザダイオード、3はモニター用受光素子、5はキャップ、6はホログラム素子、7はコリメータレンズ、8は集光レンズである。
【0004】
ところが、図4に示すように、上記半導体レーザチップ2の出射光の向きが受光素子4の受光面に対して垂直になるようなレイアウトを取っている場合には、半導体レーザチップ2の取付け位置が何れの方向にずれてもその分だけ光ディスク9で反射位置もずれることになり、その分だけ受光素子4の取付け位置もずらす必要が生ずる。したがって、半導体レーザチップ2と受光素子4との光軸合せが非常に難しく、高精度の設備が必要となったり加工工数が掛るという欠点がある。
【0005】
そこで、そのような欠点に対処するために、シリコン基板上に受光素子と半導体レーザチップとを搭載した半導体レーザ装置が提案されている。このような構造に適用可能な半導体レーザ装置として、図5に示すようなものがある(特開平5‐327131号公報)。この半導体レーザ装置においては、シリコン基板11上に(111)斜面12を持つ段差13を形成し、この斜面12に対向する位置に半導体レーザチップ14をその出射面の延在方向が斜面12の延在方向に平行になるように配置している。そして、上記出射面から出射されたレーザ光を斜面12で反射させて、半導体レーザチップ14の搭載面15に対して垂直方向に導くようにしている。この場合、光ディスク等で反射されたレーザ光を受光する受光素子は、シリコン基板11上における半導体レーザチップ14の搭載面15や段差13の上段面16に搭載される。
【0006】
図5に示す半導体レーザ装置の場合には、上記半導体レーザチップ14の取付け位置が矢印(A)方向にずれても斜面12での反射光の位置は変わらないため、半導体レーザチップ14の矢印(A)方向への取付け公差が緩和されるのである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のシリコン基板上に受光素子と半導体レーザチップとを搭載した半導体レーザ装置においては、以下のような問題がある。すなわち、斜面12で反射されたレーザ光を、半導体レーザチップ14の搭載面15に対して正確に垂直方向に導くためには、レーザ光の出射方向が斜面12の延在方向に正しく垂直になるように半導体レーザチップ4を配置する必要がある。斜面12の傾斜角は45度であるから、半導体レーザチップ14の水平面内での向きが僅かでもずれると、斜面12での反射の際に上記ずれ角が増幅されて反射光の方向が垂直方向から大きくずれることになる。すなわち、半導体レーザチップ14の水平面内での取付け角度の精度が要求され、やはり組み立て加工工数が大きいと言う問題がある。
【0008】
また、同一シリコン基板11上に半導体レーザチップ14と受光素子とを搭載する場合には、受光素子の搭載位置を半導体レーザチップ14からある程度離しておかないと、ホログラム等の光学素子からの不要な反射も入射して雑音が発生する。したがって、高価なシリコン基板11の面積が大きくなって材料コストが高くなるという問題もある。尚、シリコン基板11を小さくするためにホログラムの回折角を小さくしようとすると、ホログラムのピッチが大きくなるため作成が困難である。
【0009】
そこで、この発明の目的は、組み立て加工工数が少なく、組み立て加工が容易で、安価な半導体レーザ装置およびその製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の半導体レーザ装置は、リードフレームに所定の傾斜角を有する傾斜面によって表面に連なる凹部を設け,上記凹部の底面に半導体レーザチップを載置し,上記半導体レーザチップからの出射光を上記傾斜面で反射させる半導体レーザ装置において、上記傾斜面は、上記半導体レーザチップの実装面に対して45度の傾斜角を有すると共に、上記半導体チップの発光点を通る上記実装面に平行な面上において上記発光点を中心とする円弧状を成して形成されていることを特徴としている。
【0011】
上記構成によれば、リードフレームの凹部底面に載置された半導体レーザチップから、傾斜面に向ってレーザ光が出射される。そうすると、上記レーザ光は、上記傾斜面によって上記凹部底面(実装面)に対して垂直方向(上方)に反射される。その際に、上記傾斜面は、上記半導体チップの実装面に対して45度の傾斜角を有すると共に、上記発光点を通る上記実装面に平行な面上において上記発光点を中心とする円弧状に形成されている。したがって、上記半導体レーザチップを実装する際に、上記半導体レーザチップが上記傾斜面に対して前進後退する方向や水平面内での回転方向にずれても、出射光は上記凹部の底面に対して垂直方向に出射される。その結果、上記レーザ光の上記凹部の底面に対して垂直方向への光軸は、半導体レーザチップの実装時の位置や方向ずれに対して非常に安定している。したがって、半導体レーザチップの実装が非常に容易になる。
【0012】
また、この発明の半導体レーザ装置は、上記半導体レーザチップから出射されて上記傾斜面で反射されたレーザ光の光軸上に配置されたホログラムと、上記ホログラムからの高次光を受光する受光素子を備えることが望ましい。
【0013】
上記構成によれば、上記半導体レーザチップから出射されたレーザ光は上記リードフレームの傾斜面によって上記凹部の底面に対して垂直方向に反射されてホログラムに至る。そして、上記ホログラムから出射されて対象物で反射したレーザ光が再びホログラムに戻ってきた際に、光軸から一定角度曲がった高次光が発生され、その高次光の出力特性が受光素子によって検出されて、対象物の状態が検出される。
【0014】
また、この発明の半導体レーザ装置は、上記受光素子を上記リードフレーム上に搭載することが望ましい。
【0015】
上記構成によれば、半導体レーザ装置と受光素子とが一体に形成されて、コンパクトな光ピックアップを形成することが可能になる。
【0016】
また、この発明の半導体レーザ装置の製造方法は、上記半導体レーザ装置の製造方法であって、上記半導体レーザチップからの出射光を反射すると共に、45度の傾斜角を有する円弧状の上記傾斜面を、上記リードフレームを金型で押圧することによって形成することを特徴としている。
【0017】
上記構成によれば、上記リードフレームの反射面を、金型の押圧によって簡単に形成することができる。したがって、上記傾斜面を高価なシリコン基板上に形成する場合に比して、安価に半導体レーザ装置を提供できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図1は、本実施の形態の半導体レーザ装置における断面図である。また、図2は、当該半導体レーザ装置の平面図である。尚、図1は、図2におけるB‐B'矢視断面図である。
【0019】
図1および図2において、リードフレーム21には、一端側に開いた凹部22が形成されている。そして、凹部22の底面23は平坦になっており、底面23と凹部22の周囲24との境界部には、底面23に対して45度の傾斜角を有する傾斜面25が形成されている。ここで、凹部22における奥側の端部に形成された傾斜面25aは、底面23上に載置されたレーザダイオードチップ26のレーザ発光点26aを中心とする円弧状に形成されている。
【0020】
上記レーザダイオード26の下側の電極(図示せず)は、リードフレーム21に直接電気的に接続されている。一方、上側の電極(図示せず)は、リードフレーム21とは電気的に分離されたリードフレーム27にAu(金)線28で電気的に接続されている。
【0021】
上記構成において、上記レーザダイオードチップ26のレーザ発光点26aに対向する位置には、45度の傾斜を有する傾斜面25aが形成されている。そして、レーザ発光点26aから図中水平方向に出射されたレーザ光は、傾斜面25aで反射されて、実装面である底面23に対して垂直方向に出射されるようになっている。したがって、レーザダイオードチップ26のレーザ発光点26aのB‐B'方向への位置がずれたとしても、傾斜面25aによる反射光の位置は殆ど変わらない。
【0022】
さらに、本実施の形態においては、上記レーザ発光点26aに対向する傾斜面25aの平面形状は、レーザ発光点26aを中心とする円弧状に形成されている。したがって、レーザ発光点26aの水平面内での取付け角度がずれたとしても、レーザ発光点26aからの出射光の方向は反射点における傾斜面25aへの接線に対して垂直になるため、レーザダイオードチップ26の搭載面23に対して垂直方向に反射されることになる。したがって、図5に示すように傾斜面が直線状である場合のように、反射方向が中心線から外方向に広がることはないのである。
【0023】
すなわち、本実施の形態によれば、レーザダイオードチップ26の搭載面23に対して垂直方向へのレーザの光軸を、レーザダイオードチップ26の実装時におけるB‐B'方向へのずれや回転方向へのずれに対して非常に安定した構造にできるため、レーザダイオードチップ26の実装が非常に容易になる。したがって、本実施の形態によれば、組み立て加工を容易にでき、組み立て加工工数を少なくできるのである。
【0024】
また、本実施の形態においては、上記レーザダイオードチップ26から水平方向に出射されたレーザ光を垂直方向に反射する45度の傾斜面25を、リードフレーム21に金型で押圧することによって形成している。したがって、上記傾斜面を高価なシリコン基板上に形成する場合に比して、安価に半導体レーザ装置を提供できるのである。
【0025】
さらに、上述のように上記実装面23に対して垂直方向に出射されたレーザ光が対象物で反射された場合には、反射光は上記実装面23に対して垂直に向って戻ることになる。そこで、図3に示すように、リードフレーム21における凹部22の周囲24の高段面に受光素子チップ29を搭載することによって、上記構成の半導体レーザ装置とホログラム30および受光素子チップ29とを一体化したユニットを容易に構成することができ、光ピックアップをコンパクトに形成することができるのである。
【0026】
その場合に、上述したように、上記レーザダイオードチップ26のB‐B'方向(図2参照)及び水平面内での回転方向に対する取付け公差が緩和されるため、レーザダイオードチップ26の光軸と受光素子チップ29およびホログラム30の光軸との位置合わせを容易に行うことができるのである。
【0027】
図3においては、上記レーザダイオードチップ26から出射されたレーザ光はリードフレーム21の傾斜面25aで反射されて垂直方向へ進んでホログラム30に至る。そして、ホログラム30から出射されて光ディスク等の対象物で反射したレーザ光が再びホログラム30に戻ってきた際に、垂直方向への光軸から一定角度曲がった高次光が発生される。そして、その高次光の出力特性を受光素子チップ29によって検出することによって、トラッキングエラーや読み出し情報等を含む対象物の状態が検出されるのである。
【0028】
尚、上記実施の形態においては、図2における破線で示す「C」の位置に受光素子チップ29を搭載しているが、破線で示す「D」の位置に搭載しても構わない。上述したように、傾斜面25aはレーザ発光点26aを中心とする円弧状に形成されている。したがって、傾斜面25a上のレーザスポットは、垂直方向よりも水平方向に収束されている。そのために、受光素子チップ29を「D」の位置に搭載する方が、ホログラム30等による反射等で発生する迷光の影響を受けにくいのである。
【0029】
さらに、上記各実施の形態における半導体レーザ装置においては、上記傾斜面25の傾斜角を45度に設定しているが、他の角度であっても一向に差し支えない。
【0030】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の半導体レーザ装置は、リードフレームに所定の傾斜角の傾斜面を有する凹部を設け、上記凹部の底面に半導体レーザチップを載置し、上記半導体レーザチップからの出射光を上記傾斜面で反射させるに際して、上記傾斜面を上記半導体レーザチップの実装面に対して45度の傾斜角を有すると共に、上記半導体チップの発光点を通る上記実装面に平行な面上において上記発光点を中心とする円弧状を成して形成したので、上記半導体レーザチップが上記傾斜面に対して前進後退する方向や水平面内での回転方向にずれても、出射光を上記凹部の底面に対して垂直方向に出射させることができる。したがって、上記レーザ光の上記凹部の底面に対して垂直方向への光軸を、上記半導体レーザチップの実装時の位置や方向ずれに対して安定させることができる。
【0031】
すなわち、この発明によれば、上記半導体レーザチップの実装が非常に容易になり、組み立て加工が容易で、組み立て加工工数が少ない半導体レーザ装置を提供できる。
【0032】
また、上記リードフレームの反射面は金型の押圧によって簡単に形成できる。したがって、シリコン基板に反射面を形成した半導体レーザ装置よりも安価な半導体レーザ装置を提供できる。
【0033】
また、この発明の半導体レーザ装置は、上記半導体レーザチップから出射されて上記傾斜面で反射されたレーザ光の光軸上に配置されたホログラムと、上記ホログラムからの高次光を受光する受光素子を備えれば、上記レーザ光の光軸が上記半導体レーザチップの実装時の位置や方向ずれに対して安定しているため、上記半導体レーザチップの光軸と上記ホログラムや受光素子の光軸との位置合せを簡単にできる。
【0034】
また、この発明の半導体レーザ装置は、上記受光素子を上記リードフレーム上に搭載すれば、半導体レーザ装置と受光素子とを一体に形成して、コンパクトな光ピックアップを形成することができる。
【0035】
また、この発明の半導体レーザ装置の製造方法は、上記半導体レーザチップからの出射光を反射すると共に、45度の傾斜角を有する円弧状の上記傾斜面を、上記リードフレームを金型で押圧することによって形成するので、上記反射面を簡単に形成することができる。したがって、上記傾斜面を高価なシリコン基板上に形成する場合に比して、安価に半導体レーザ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の半導体レーザ装置における断面図である。
【図2】 図1に示す半導体レーザ装置の平面図である。
【図3】 図1に示す半導体レーザ装置とホログラムおよび受光素子チップとを一体化したユニットの構成図である。
【図4】 半導体レーザの出射光の向きが受光素子の受光面に対して垂直なレイアウトレイアウト構造の半導体レーザ装置の概略図である。
【図5】 シリコン基板上に受光素子と半導体レーザチップとを搭載する構造に適用可能な半導体レーザ装置の外観図である。
【符号の説明】
21,27…リードフレーム、
22…凹部、
23…底面、
25,25a…傾斜面、
26…レーザダイオードチップ、
26a…レーザ発光点、
28…Au線、
29…受光素子チップ、
30…ホログラム。
Claims (4)
- リードフレームに所定の傾斜角を有する傾斜面によって表面に連なる凹部を設け、上記凹部の底面に半導体レーザチップを載置し、上記半導体レーザチップからの出射光を上記傾斜面で反射させる半導体レーザ装置において、
上記傾斜面は、上記半導体レーザチップの実装面に対して45度の傾斜角を有すると共に、上記半導体チップの発光点を通る上記実装面に平行な面上において上記発光点を中心とする円弧状を成して形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項1に記載の半導体レーザ装置において、
上記半導体レーザチップから出射されて上記傾斜面で反射されたレーザ光の光軸上に配置されたホログラムと、
上記ホログラムからの高次光を受光する受光素子を
備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項2に記載の半導体レーザ装置において、
上記受光素子は、上記リードフレーム上に搭載されていることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項1に記載の半導体レーザ装置の製造方法であって、
上記半導体レーザチップからの出射光を反射すると共に、45度の傾斜角を有する円弧状の上記傾斜面を、上記リードフレームを金型で押圧することによって形成することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
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