JP3710720B2 - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ装置及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、1つのレーザビームを光学系で0次ビームと±1次ビームの3つのビームに分けて光学式記録媒体に向け照射し、該媒体から反射される反射0次ビーム及び反射±1次ビームより該媒体に記録された情報の検出や該検出時のトラッキングエラー情報の検出等を行う3ビーム方式の光ピックアップに用いられる半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
まず、一般的な光ピックアップの構成について、その概略図である図5を参照して説明する。
【0003】
光ピックアップは、半導体レーザ装置Aと、この半導体レーザ装置Aから出射されるレーザビームを制御する、例えば回折格子B、ビームスプリッターC及び対物レンズDから構成される光学系Eと、この光学系Eの側方に配置され、光学式記録媒体Gから反射されるビームより各種情報を検出する、例えば信号検出用フォトダイオードからなる光検出器Fとを備えている。
【0004】
このようになる光ピックアップでは、半導体レーザ装置AのレーザチップからレーザビームLが出射され、レーザビームLは回折格子Bに入射し、ここで0次ビームL0と±1次ビームL +1,L -1の3つのビームに分けられる。これら3つのビームL0,L +1,L -1は、ビームスプリッターCを透過して対物レンズDに入射し、ここで集束されて光学式記録媒体Gの記録面Hに照射される。このようにして光学式記録媒体Gの記録面Hに照射された3つのビームL0,L +1,L -1は、記録面Hで反射され、再び対物レンズDを経てビームスプリッターCに入射する。ビームスプリッターCに入射したそれらの反射光は、そのすべてがビームスプリッターCで反射されて側方の光検出器Fに入射するわけではなく、一部がビームスプリッターCを透過して半導体レーザ装置Aに帰還する。
【0005】
次にその状況を、従来の半導体レーザ装置を示す図6を参照して説明する。
【0006】
半導体レーザ装置Aに帰還してくるビームは、前記0次ビームL0の反射光より生じるメインビームL m と、前記±1次ビームL +1,L -1の各反射光より生じるサイドビームL s1,Ls2の3つである。これらのビームL m ,L s1,Ls2が半導体レーザ装置Aで反射し、再び光学系Eに戻ると、また回折格子Bで回折されて光学式記録媒体Gに達し、本来のビームとともに光検出器Fに入射して、これらビーム間で干渉を起こしてしまう。このようなことが起きると、光ピックアップの信号検出特性や、サーボ特性が著しく低下するといった問題が生じる。
【0007】
そこで、そのような問題を解決するため、従来、レーザチップJの出射端面Kに入射するメインビームL m については、ここでの反射を抑えるために、レーザチップJに出射端面Kの反射率が低いものを用いたり、出射端面Kに無反射コーティングを施したりしていた。また、2つのサイドビームL s1,Ls2のうち、ヘッダー部Mに向かって帰還するサイドビームL s2については、その反射光L r が光学系Eに再入射しないように、ヘッダー部Mの先端面Nにおけるサイドビームが入射する部分に傾斜面Pを設けていた(特許第2565185号公報参照)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術にあっては、ヘッダー部Mの先端面Nに傾斜面を直接形成していたため、量産が極めて困難であり、生産性において致命的な問題があった。以下、その問題について図7を参照して詳述する。
【0009】
通常、ヘッダー部MはステムQ上にプレス成形により形成される。すなわち、ヘッダー部Mは、フープ( 細長い薄板) 状の鉄材Rを金型Sでプレスすることで成形されるが、もともと平板である鉄材Rにヘッダー部Mとなる突起部を形成するのであるから、金型Sには非常に強い圧力をかけなければならず、特に、ヘッダー部Mの先端面Nを平坦に保つために先端面に対向する部分Tには最も大きな力がかかることになる。ここで、ヘッダー部Mの先端面Nに上記の傾斜面Pを形成するとなると、金型Sにもその傾斜面Pに対応した突起或いは凹部からなる傾斜面形成部を設けておく必要がある。しかし、この傾斜面形成部は、上記したように最大圧力がかかる部分にあることから、容易に圧壊されてしまう。このため、生産性が極めて悪いものとなっていたのである。そして、最悪の場合には、金型S自体の破壊に繋がることもあるため、上記したような傾斜面Pが直接形成されたヘッダー部MをもつステムQを量産することは現実的には不可能であった。
【0010】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み創案されたものであって、ヘッダー部におけるサイドビームの反射が光ピックアップの諸特性に悪影響を及ぼすといったことのない、しかも生産性に優れた半導体レーザ装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明に係る半導体レーザ装置は、1つのレーザビームを光学系で0次ビームと±1次ビームの3つのビームに分けて光学式記録媒体に向け照射し、該媒体から反射される反射0次ビーム及び反射±1次ビームより該媒体に記録された情報の検出や該検出時のトラッキングエラー情報の検出等を行う3ビーム方式の光ピックアップに用いられる半導体レーザ装置において、前記レーザビームを出射するレーザチップが載置されたヘッダー部の先端面であって、前記反射±1次ビームより生じ前記光学系を経て帰還する2つのサイドビームのうちヘッダー部に向かって帰還するサイドビームが入射してくるサイドビーム入射領域に、該サイドビームを前記光学系外に向けて反射する反射体が取り付けられ、該反射体は、金線をボールボンダによりボールボンドしたのち該金線を切断することで形成されたものとしたことを特徴とするものである。
【0012】
このような本発明によれば、金線は一般にその直径が50μm程度と細く、またボールボンダの精度でボールボンド位置を決定することができることから、ボール(反射体)を精度よく形成することができる。また、レーザチップにワイヤボンドを行う工程と同程度の作業時間で形成することができるので、反射体のヘッダー部への取付作業を高速化できる。
【0013】
上記の反射体は、その反射面とレーザチップの出射端面における発光点との距離が50μm以上150μm以下となるようヘッダー部の先端面に取り付けられているとよい。
【0014】
反射体の取付位置をこのような範囲に設定することで、この半導体レーザ装置が使用される光ピックアップの特性に左右されることなくサイドビームを光学系外に反射することができる。
【0019】
反射体に用いる金属としては、ヘッダー部を構成する金属より硬度の低い金属でもよい。このような金属としては、例えば、ヘッダー部が主に鉄から構成されている場合は、インジウム、金、アルミニウム、銀等が挙げられる。このような金属を用いれば、接着剤を使用せずに反射体をヘッダー部に取り付けることができる。
【0020】
また、本発明に係る半導体レーザ装置の製造方法は、ヘッダー部の先端面における反射サイドビーム入射領域に、金線をボールボンダによりボールボンドしたのち該金線を切断することにより、サイドビームを光学系外に向けて反射する反射体を取り付けることを特徴とするものである。
【0021】
この方法によれば、金線は一般にその直径が50μm程度と細く、またボールボンダの精度でボールボンド位置を決定することができることから、ボール(反射体)を精度よく形成することができる。また、レーザチップにワイヤボンドを行う工程と同程度の作業時間で形成することができるので、反射体のヘッダー部への取付作業を高速化できる。
【0022】
次に、本発明の参考例について図面を参照して説明する。
【0023】
<参考例1>
本例を、図1及び図2を参照して説明する。図1は、半導体レーザ装置を、そのキャップを取り外して示す斜視図、図2は、ヘッダー部の部分拡大概略断面図である。
【0024】
この半導体レーザ装置1は、円盤状のステム2と、その略中央部に突設されたヘッダー部3と、その上面31に載置されたレーザチップ4とからその主要部が構成されている。
【0025】
ヘッダー部3は、金型を用いて鉄材をプレス加工することによりステム2と一体成形されている。このヘッダー部3の上面31と先端面32とは、図2に示すように、直角をなす平坦面に成形されている。なお図示例では、両側面33,33は傾斜面、下面34は湾曲面にそれぞれ成形されているが、これらの面はこれに限定されない。
【0026】
レーザチップ4は、従来のレーザチップが採用されるが、その出射端面41の反射率が低いもの、又は出射端面41に無反射コーティングが施されたものが、メインビームL m の反射を抑えるうえで好ましい。このレーザチップ4は、その出射端面41がヘッダー部3の先端面32と面一となるようヘッダー部3の上面31に、例えばロウ材や銀ペースト等のダイボンド材料により固定されており、ステム2からヘッダー部3の両側に突設された一対のリード51,52のうち一方のリード51と金線6で結線されている。
【0027】
ヘッダー部3の先端面32には、反射体7が取り付けられている。この反射体7は、図2に示すように、反射±1次ビームより生じ光学系を経て帰還する2つのサイドビームL s1,Ls2のうちヘッダー部3に向かって帰還するサイドビームL s2を光学系外に向けて反射L r するためのものである。したがって、反射体7は、ヘッダー部3の先端面32における、サイドビームL s2が入射してくるサイドビーム入射領域35に取り付けられている。
【0028】
反射体7は、本例では三角柱状に成形されており、ヘッダー部3の上記した位置に接着剤を用いて貼り付けられている。この反射体7の材料としては、接着剤でヘッダー部3に貼り付けることのできるものであれば、金属であっても合成樹脂であってもよい。
【0029】
また、反射体7は、その反射面71の上端縁711がレーザチップ4の出射端面41における発光点42から50μm(図中aで示す)のところに位置し、下端縁712が発光点42から150μm(図中bで示す)のところに位置するような大きさとされている。つまり、反射体7の反射面71とレーザチップ4の発光点42との距離が50μm以上150μm以下となるようヘッダー部3の先端面32に取り付けられている。
【0030】
さらに、反射体7の反射面71の傾斜角、つまり、0次ビームより生じ光学系を経て帰還するメインビームL m に対する垂直面に対する角度(図中θで示す)が、少なくとも10度に設定されている。これによって、サイドビームL s2の光学系への再入射が有効に防止できる。
【0031】
なお、反射体7のヘッダー部3への取付は、レーザチップ4のヘッダー部3への取付の前であっても後であってもかまわない。
【0032】
以上のようになる半導体レーザ装置1は、図示しないキャップが装着され、気密封止され、光ピックアップに供される。
【0033】
なお、反射体7に用いる合成樹脂としては熱硬化性樹脂を採用してもよい。この場合、熱硬化性樹脂をヘッダー部3の先端面32にポッティングし、山盛り状に硬化させ、これによって形成される傾斜面を反射面71とする。このように、反射体7に熱硬化性樹脂を用いた場合は、反射体7取付後の組立工程、或いは外部回路との接続のための半田付け工程において加熱処理が施されても、熱硬化性樹脂であることから、反射体7がヘッダー部3から剥離しない。
【0034】
<参考例2>
次に、本発明に係る半導体レーザ装置の参考例2及びその製造方法について、図3を参照して説明する。図3は、ヘッダー部の部分拡大概略断面図である。なお、実施の形態1で示したものと同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0035】
この参考例2では、反射体7に、ヘッダー部3を構成する金属よりも硬度の低い金属を用いている。例えば、ヘッダー部3を構成する金属が主として鉄である場合に、反射体7の材料としてインジウムを用いている。なお、反射体7に用いる金属材料はインジウムに限るものではなく、例えば金、銀、アルミニウム等であってもよい。また、このような金属に限らず硬化前の合成樹脂であってもよい。
【0036】
反射体7に上記したような材料を用いた場合は、ヘッダー部3の先端面32にインジウム等の反射体の母材を融着させ、その母材を金型で所定形状に成形し反射体7に加工する。このような方法を採用した場合は、参考例1とは異なり、反射体7の取付に接着剤が不要となるとともに、反射体7に用いる材料の量を必要最小限に抑えることができる。
【0037】
また、上記母材を反射体7に成形加工するに際して、反射体7の形状を、参考例1で例示したような三角柱状とするに限らず、図3に示すように、断面形状を鋸歯状とし、複数段の傾斜面71a,71b,71cを有するものとしてもよい。反射体7をこのような形状とすることで、反射体7の、ヘッダー部3の先端面32からの突出高さHを抑制することができ、反射体7が後工程で邪魔になるといったことがない。
【0038】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る半導体レーザ装置の実施の形態について、図4を参照して説明する。図4は、ヘッダー部の部分拡大概略断面図である。なお、参考例1で示したものと同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0039】
この実施の形態では、反射体7として、金のボール7Aを用いている。すなわち、ワイヤーボンド装置であるボールボンダにより金線をヘッダー部3の先端面32におけるサイドビーム入射領域35にボールボンドし、金線を切断することで反射体7を形成している。この場合、金線は一般にその直径が50μm程度と細く、またボールボンダの精度でボールボンド位置を決定することができることから、ボール7Aを精度よく形成することができる。また、レーザチップにワイヤボンドを行う工程と同程度の作業時間で形成することができるので、反射体7のヘッダー部3への取付作業を高速化できるといった利点がある。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ヘッダー部におけるサイドビームの反射が光ピックアップの諸特性に悪影響を及ぼすといったことのない、しかも生産性に優れた半導体レーザ装置を提供することができる。
【0041】
すなわち、ステム及びヘッダー部を金型でプレス加工により成形したのち、ヘッダー部の先端面に、ステムとは別体である反射体を取り付けるものであるので、従来の金型で発生していた傾斜面形成部の圧壊や金型自体の破壊といった不具合が生じず、量産が極めて簡単に行え、生産性に優れている。また、サイドビームは反射体によって光学系外に向けて反射されるので、光ピックアップの諸特性が損なわれるおそれもない。
【0042】
また、反射体は、ボールボンダにより金線をヘッダー部の先端面におけるサイドビーム入射領域にボールボンドし、金線を切断することで形成しており、金線は一般にその直径が50μm程度と細く、またボールボンダの精度でボールボンド位置を決定することができることから、ボール、つまり反射体を精度よく形成することができる。しかも、レーザチップにワイヤボンドを行う工程と同程度の作業時間で形成することができるので、反射体のヘッダー部への取付作業を高速化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体レーザ装置の参考例1を示し、キャップを取り外した状態の斜視図である。
【図2】参考例1におけるヘッダー部の部分拡大概略断面図である。
【図3】参考例2におけるヘッダー部の部分拡大概略断面図である。
【図4】本発明に係る半導体レーザ装置の実施の形態を示し、ヘッダー部の部分拡大概略断面図である。
【図5】一般的な光ピックアップの構成を示す概略図である。
【図6】従来の半導体レーザ装置のヘッダー部を示す部分拡大概略断面図である。
【図7】従来の半導体レーザ装置におけるヘッダー部の成形方法を示す概略図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザ装置
3 ヘッダー部
32 先端面
35 サイドビーム入射領域
4 レーザチップ
42 発光点
7,7A 反射体
71,71a,71b,71c 反射面
L レーザビーム
E 光学系
G 光学式記録媒体
L0 0次ビーム
L +1,L -1 ±1次ビーム
Ls1,Ls2 サイドビーム
Claims (3)
- 1つのレーザビームを光学系で0次ビームと±1次ビームの3つのビームに分けて光学式記録媒体に向け照射し、該媒体から反射される反射0次ビーム及び反射±1次ビームより該媒体に記録された情報の検出や該検出時のトラッキングエラー情報の検出等を行う3ビーム方式の光ピックアップに用いられる半導体レーザ装置において、
前記レーザビームを出射するレーザチップが載置されたヘッダー部の先端面であって、前記反射±1次ビームより生じ前記光学系を経て帰還する2つのサイドビームのうちヘッダー部に向かって帰還するサイドビームが入射してくるサイドビーム入射領域に、該サイドビームを前記光学系外に向けて反射する反射体が取り付けられ、該反射体は、金線をボールボンダによりボールボンドしたのち該金線を切断することで形成されたものとしたことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 前記反射体は、その反射面と前記レーザチップの出射端面における発光点との距離が50μm以上150μm以下となるようヘッダー部の先端面に取り付けられたことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ装置。
- 1つのレーザビームを光学系で0次ビームと±1次ビームの3つのビームに分けて光学式記録媒体に向け照射し、該媒体から反射される反射0次ビーム及び反射±1次ビームより該媒体に記録された情報の検出や該検出時のトラッキングエラー情報の検出等を行う3ビーム方式の光ピックアップに用いられる半導体レーザ装置の製造方法であって、
前記レーザビームを出射するレーザチップが載置されたヘッダー部の先端面であって、前記反射±1次ビームより生じ前記光学系を経て帰還する2つのサイドビームのうちヘッダー部に向かって帰還するサイドビームが入射してくるサイドビーム入射領域に、金線をボールボンダによりボールボンドしたのち該金線を切断することにより、前記サイドビームを前記光学系外に向けて反射する反射体を取り付け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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