JP3737769B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）システム等において、光ディスク面上にレーザビームを照射するため半導体レーザ装置が幅広く用いられている。従来の半導体レーザ装置の構成を図３に示す。図３（ａ）は、本装置を示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＣ−Ｃ線に沿う縦断面図、図３（ｃ）は左側面図に相当する。
【０００３】
半導体レーザ素子載置用ベッドと受光素子１０４とが形成されたシリコン等の材料から成る基板１０５上に、半導体レーザ素子１０３が載置されている。半導体レーザ素子１０３は、前方（図中、左方向）へ向かって主レーザビーム１０８を出射し、また後方へ向かってモニタ用ビーム１０９を出射する。基板１０５の表面部分に形成された受光素子１０４が、モニタ用ビーム１０９を受光する。
【０００４】
半導体レーザ素子１０３は、リードフレーム１０１とボンディングワイヤ１０７ａにより接続され、受光素子１０４はリードフレーム１０１と分離されたリード１０１ａにボンディングワイヤ１０７ｂにより接続され、基板１０５はリード１０１ｂにボンディングワイヤ１０７ｃにより接続されている。
【０００５】
さらに、樹脂等の材料から成る外囲器１０２が、半導体レーザ素子１０３の後方及び両側面を囲むようにリードフレーム１０１上に形成され、外囲器１０２ａがリードフレーム１０１の下面に設けられている。
【０００６】
このような半導体レーザ装置は、図示されていないピックアップヘッドのホルダの内部に設けられた穴に装着される。この装着の際には、リードフレーム１０１の前断面２０１が前後方向（図中、左右方向）の位置決めを行うための基準面となり、側断面２０２が横方向（図中、上下方向）の位置決めを行うための基準面となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記装置には、次のような問題があった。半導体レーザ装置がピックアップヘッドのホルダ内に装着される際に、半導体レーザ素子１０３とホルダとの相対的な位置関係が重要となる。この場合、前後方向の基準となる前断面２０１と半導体レーザ素子１０３とは、図３に示されたようにほぼ同じ位置にあり、両者の相対的な位置関係が一義的に決定されてしまい、設計上の自由度が極めて低かった。半導体レーザ素子１０３を必要に応じて後方（図中、右方向）にずらすことで、設計上の自由度を高めることも考えられる。しかし、この場合装置全体の前後方向の寸法が長くなり、装置の大型化を招くという問題が生じるため、このような手法をとることは望ましくない。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、ピックアップヘッドのホルダ内に装着させる際の半導体レーザ素子とホルダとの相対的な位置決めに関する設計上の自由度を向上させることが可能な、半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザ装置は、
半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を載置するリードフレームと、前記リードフレームに取り付けられた外囲器とを備える半導体レーザ装置であって、
前記リードフレームは、前記リードフレームにおける前記半導体レーザ素子の載置面に垂直な方向を上下方向と定義し、前記半導体レーザ素子の載置面を前記リードフレームの表面とした場合に、前記リードフレームの裏面が前記外囲器から露出しており、この裏面が前記半導体レーザ素子に対する上下方向の基準面となり、
前記半導体レーザ素子から主ビームが出射される方向を前方向と定義した場合、前記半導体レーザ素子が載置された部分より後方において前記リードフレームに設けられた凸部における前断面が、前記半導体レーザ素子に対する前後方向基準となる基準面となることを特徴とする。
【００１０】
前記前方向に対して垂直でかつ前記リードフレームにおける前記半導体レーザ素子の載置面に平行な方向を横方向と定義した場合、前記リードフレームに設けられた前記凸部に隣接する側断面が、前記半導体レーザ素子に対する横方向基準となる基準面となることもできる。
【００１１】
前記外囲器は、前記半導体レーザ素子から出射されたビームを前方向に取り出すための窓部を有することもできる。
【００１３】
本発明の半導体レーザ装置は、
半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を載置するリードフレームと、前記リードフレームに取り付けられた外囲器及びヒートシンクを備える半導体レーザ装置であって、
前記半導体レーザ素子から主ビームが出射される方向を前方向と定義した場合、前記ヒートシンクの前面側に、前記半導体レーザ素子に対する前後方向基準となる基準面としての表面を有し、さらに、前記前方向に対して垂直方向を横方向と定義した場合、前記前面側の表面に対して垂直である前記ヒートシンクの側面が、前記半導体レーザ素子に対する横方向基準となる基準面となり、
前記リードフレームにおける前記半導体レーザ素子の載置面に垂直な方向を上下方向と定義し、前記半導体レーザ素子の載置面を前記リードフレームの表面とした場合に、前記リードフレームの裏面が前記外囲器から露出しており、
前記半導体レーザ素子が載置された部分より後方において前記リードフレームに設けられた凸部における前断面が、前記ヒートシンクに対する前後方向基準となる基準面となり、さらに、前記リードフレームに設けられた前記凸部に隣接する側断面が、前記ヒートシンクに対する横方向基準となる基準面となることを特徴とする。
【００１４】
前記半導体レーザ素子に対する前後方向基準となる前記ヒートシンクの前面側の表面が、前記半導体レーザ素子が載置された部分より後方に位置することもできる。
【００１５】
前記半導体レーザ素子に対する横方向基準となる前記ヒートシンクの側面が円弧状の形状を有し、
前記側面の円弧の中心軸が前記半導体レーザ素子からの主ビームの出射方向と略平行で、
前記リードフレームの裏面において、前記半導体レーザ素子の載置位置の裏側に相当する部分あるいは裏側に相当する部分の近傍部分が、前記ヒートシンクと接触することもできる。
【００１６】
前記ヒートシンクは、前記前後方向基準となる前面側の表面よりも前方側に突出部を有し、この突出部が、前記リードフレームの裏面における、前記半導体レーザ素子の載置位置の裏側に相当する部分と接触してもよい。また、前記ヒートシンクは、前記側面の円弧の中心軸に平行でかつ前記円弧の直径より小さい間隔で離れた上面及び下面を有することもできる。
【００１７】
前記半導体レーザ装置は、前記前後方向基準となる前記ヒートシンクにおける前面側の表面より前方部分が、前記側面の円弧と同一の中心軸を有しかつ前記円弧と同一の直径を有する円筒の内部に収まる形状及び寸法を有することもできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
（１） 第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ装置の構成を図１に示す。図１（ａ）は本装置における外囲器２の蓋２ａを除いた状態を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う縦断面図、図１（ｃ）は左側面図に相当する。
【００２０】
セラミック等の材料から成る基板６上に半導体レーザ素子３が載置され、リードフレーム１上にこの基板６と半導体基板４とが載置されている。半導体レーザ素子３は、前方（図中、左方向）へ向かって主レーザビーム８を出射し、さらに後方へ向かってモニタ用ビーム９を出射する。半導体基板４の表面部分には図示されていない受光素子が形成されており、外囲器２の蓋２ａに設けられた光反射面１０によりモニタ用ビーム９が反射された反射ビーム９ａを受光する。
【００２１】
半導体レーザ素子３は、リードフレーム１とボンディングワイヤ７ａにより接続され、受光素子はリードフレーム１と分離されたリード１ｂにボンディングワイヤ７ｃにより接続され、基板６はリード１ａにボンディングワイヤ７ｂにより接続され、さらにリード１ｃにボンディングワイヤ７ｄにより接続されている。
【００２２】
そして、樹脂等の材料から成る外囲器２が、リードフレーム１上に載置された半導体レーザ素子３の前方を除く、後方、両側面及び上面を取囲むように、リードフレーム１上に設置されている。
【００２３】
この半導体レーザ装置は、図示されていないピックアップヘッドのホルダの内部に設けられた穴に装着される。この装着の際に、半導体レーザ素子３から主ビーム８が出射される方向を前方向と定義した場合、リードフレーム１に設けられた切り欠きにおける前断面３０１が前後方向（図中、左右方向）の位置決めを行うための基準面となる。また、前方向に対して垂直でかつリードフレーム１における半導体レーザ素子３の載置面に平行な方向を横方向と定義した場合、側断面３０２が横方向（図中、上下方向）の位置決めを行うための基準面となる。さらに、リードフレーム１における半導体レーザ素子３の載置面に垂直な方向を上下方向と定義し、半導体レーザ素子３の載置面をリードフレーム１の表面とした場合、リードフレーム１の裏面を上下方向基準面とする。
【００２４】
このように本実施の形態では、前後方向の基準となる前断面３０１が、半導体レーザ素子３より後方（図中、右方向）に位置する。そして、前断面３０１と半導体レーザ素子３との相対的な距離Ｘ１を所望の値に設定することができる。よって、ホルダ内に半導体レーザ装置を装着する際のホルダと半導体レーザ素子３との相対的な距離に関する設計上の自由度が大幅に向上する。また、リードフレーム１の裏面を上下方向基準面とすることで、リードフレームの裏面側が外囲器により覆われていた図３に示された装置よりもより高精度な装着が実現される。
【００２５】
以下に、本装置を製造する手順について説明する。先ず、所望のパターンにプレスし成形加工したリードフレーム１上に、射出成形等により外囲器２となる樹脂を、半導体レーザ素子３の載置部を取囲むように成形する。リードフレーム１の母材は、動作時の放熱性を考慮して例えば銅系の材料を用いるが、場合によっては４２アロイ等の鉄系の材料を使用することも可能である。リードフレーム１には、組立て性を考慮して予め金、ニッケル、パラジウムめっき等、適当な外装を施してもよい。
【００２６】
次に、成形したリードフレーム１上に、受光素子が形成された半導体基板４と、半導体レーザ素子３を搭載した基板６とを載置する。ここで基板６には、半導体レーザ素子３に線膨張係数が近く、シリコン等に比べても熱伝導率の高い窒化アルミニウムのセラミック材料等が用いられている。そしてこの基板６には、予め金等の電極材料を蒸着しパターニングを行って、その表面上に電極を形成しておく。
【００２７】
リードフレーム１上への半導体基板４及び基板６の載置の際には、例えば金錫半田等の接着剤を摂氏約３００度に加熱溶融して接着し導通を確保する。あるいは、半田の代わりに銀エポキシ接着剤等を使用してもよい。
【００２８】
リードフレーム１の裏面側は、接着剤の加熱やホルダ内に実装した時の放熱性等を考慮し、外囲器２で覆われずに露出した状態になっている。特に、リードフレーム１を挟んで半導体レーザ素子３、あるいは半導体基板４における受光素子が載置されている位置の裏側にあたる部分は、リードフレーム１が露出することが望ましい。
【００２９】
図３に示された装置では、リードフレーム１０１の裏面側が外囲器１０２の一部分１０２ａで覆われており、放熱性が良好ではない。これに対し、本実施の形態に装置ではリードフレーム１の裏面側が外囲器２で覆われることなく露出している。これにより、本装置をピックアップヘッドのホルダ内に装着した場合、リードフレーム１の裏面側が直接ホルダに接触する。この結果、半導体レーザ素子３からの発熱がリードフレーム１及びホルダを介して外部へ放熱されることになるので、放熱性が向上する。
【００３０】
半導体基板４の表面部分に形成されている受光素子は、リードフレーム１の表面上において、半導体レーザ素子３と平行な平面上へ載置されている。これは、フープライン等の一連のリードフレームが流れる工程での作業性及び生産性を向上させるためである。半導体レーザ素子３及び半導体基板４は、この成形済みリードフレーム１上に加熱接着される。このように加熱処理が行われるので、外囲器２には耐熱性エンジニアリングプラスチック（例えば、ＰＰＡ等の材料）や、液晶ポリマ等の材料を使用してもよい。あるいは、ＰＳＦ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＡＲ、ＰＡＩ、ＰＥＩ、ＰＩ、ＦＲ（ＰＴＦＥ）等の材料を外囲器２に用いてもよいが、耐熱性、耐薬品性、機械的強度、リード密着性、成形性、アウトガス、コスト等を総合的に考慮することが望ましく、本実施の形態ではＰＰＡを採用している。
【００３１】
その後、電気的接続をとるため、半導体レーザ素子３、半導体基板４、基板６をそれぞれリードフレーム１あるいはリード１ａ〜１ｃに対してワイヤボンディング７ａ〜７ｄにより結線する。
【００３２】
ここで、装置の小型化を図るため、リードフレーム１上のボンディングスペースはかなり限られている。特に、異なる二波長を出射する二波長半導体レーザ素子３を具備する本実施の形態のような装置では、ボンディングワイヤの本数がその分増えるため、ボンディングスペースの確保が重要である。また、特に半導体レーザ素子３に一端が接続されたワイヤ７ａは、基板６に接触しないようにリードフレーム１上に他端をボンディングする必要がある。しかし、ワイヤのループを途中で折れ曲がるような形状にすると、組立て歩留りや組立て速度の低下を招くことになる。そこで、本実施の形態では図１（ａ）、図１（ｂ）に示されているように、リードフレーム１において、基板６が搭載された位置より前方側にワイヤ７ａの他端を接続するためのボンディングスペースを設けている。
【００３３】
これにより、ワイヤ７ａのループを短くし、また比較的直線的で単純な形状にすることが可能となり、組立て性の向上を実現することができる。
【００３４】
しかしその一方で、半導体レーザ素子３におけるレーザビーム出射点がリードフレーム１の前先端（図中、左端）より後方（図中、右側）に位置する構造となる。そこで、レーザビームがリードフレーム１の前先端で遮られて干渉等の悪影響が生じないように、リードフレーム１において、半導体レーザ素子３が搭載された領域より前方部分に切欠いた窓部３０３を設けて、不具合が発生しないような構造としている。
【００３５】
半導体レーザ素子３を搭載する際の基準とし、窓部３０３を認識して半導体レーザ素子３及び半導体基板４をリードフレーム１上に載置することもできる。特に、単一の半導体レーザ素子３から複数のレーザビームを出射する本実施の形態のような場合、基板６上の電極パターンに合わせて半導体レーザ素子３を載置する必要がある。このため、基板６をリードフレーム１上に精度良く載置する必要があるので、搭載位置の認識は重要である。
【００３６】
このような装置の組立てが完了した後、外囲器２本体に対して蓋２ａが接着剤や熱溶着、超音波溶着、圧入、嵌合等により精度よく装着される。例えば、シリコン系接着剤を接着面に塗布して蓋２ａを外囲器２に装着し、摂氏約２００度で硬化させて接着してもよい。この蓋２ａの内面の一部には上述のように光反射面１０が設けられており、半導体レーザ素子３の後方から出射されるモニタ用ビーム９を反射して受光素子へ入射させるような構造になっている。従って、蓋２ａは光反射面１０における光反射率が高くなるようにその材料や表面処理を選定する必要がある。
【００３７】
本実施の形態では、接着剤のみならず超音波溶着や熱溶着も考慮し、外囲器２本体と同様にＰＰＡを蓋２ａの材料として用いている。その他の材料としては、例えばＰＢＴや金属、樹脂上にメッキしたもの等も蓋２ａに使用することができる。蓋２ａに対してもリードフレーム１と同様に、半導体レーザ素子３からの主レーザビーム８を遮蔽しないように、前面側に同様の切欠きを設けてもよい。
【００３８】
リードフレーム１上に複数の素子（本実施の形態では、半導体レーザ素子３及び受光素子）が搭載されている場合は、リードの数が増えるので、本実施の形態のようにリードフレーム１とリード１ａ〜１ｃとを切断して分離する。
【００３９】
本装置は、図１（ａ）に示されたように、切り欠き部における前後方向の基準面となる前断面３０１を境として前半部が幅狭で後半部が幅広になっている。実装される側のピックアップヘッドのホルダには、半導体レーザ装置の前半部の幅狭部分に対応した挿入用の穴が設けられており、その穴に本レーザ装置を挿入し装着することになる。
【００４０】
半導体レーザ装置の取付け精度は、たとえば装着される側のピックアップヘッド等の性能に著しい影響を与える。そこで、本実施の形態では上述したように、リードフレーム１における切り欠き部の側断面３０２を横方向位置決め用の基準面としている。但し、切り欠いた端面（断面）のみを基準面とすることに限定されるものではなく、端面を折曲げる等により断面以外の部分を基準面とすることで基準面の面積を増やすことも可能である。
【００４１】
また上述のように、リードフレーム１における切り欠き部の幅狭部分と幅広部分の境目に生じる段差部分である前断面３０１を、前後方向位置決め用の基準面としている。これにより本装置をホルダ穴に挿入するとき、この基準面（前断面３０１）がボルダ内の面に突き当たって前後方向の位置決めができる。この位置決め用の基準面に対し、突起状の部分を設けてその先端部を基準位置に設定してもよく、あるいは図１（ａ）に示されたようにリードフレーム１の前断面３０１の直線部分をそのまま基準面として用いてもよい。あるいはまた、リードフレーム１以外の例えば外囲器２の一部を前後方向の位置決め用の基準に設定してもよい。
【００４２】
（２） 第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ装置について説明する。本半導体レーザ装置の構成を、図２に示す。図２（ａ）は本装置における外囲器２の蓋２ａを除いた状態を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う縦断面図、図２（ｃ）は左側面図に相当する。ここで、図１に示された第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の番号を伏して説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態は、第１の実施の形態による装置に対し、ヒートシンク１１を装着したものに相当する。ヒートシンク１１をリードフレーム１に装着することにより、半導体レーザ素子３からの発熱をより良好に外部に放熱させることができる。
【００４４】
さらに、小型化を確保しつつ、本装置をピックアップヘッドのホルダ内に装着させるときの強度性を向上させることができる。図３に示された半導体レーザ装置では、本装置をホルダ内に圧入実装する際に、位置決め用の基準面となるリードフレーム１０１の前断面２０１、及び側断面２０２が大きな圧力や応力を受けることになる。このため、その外力による変形を防ぐため、リードフレーム１０１をある程度厚くする必要があり、またその材質にも大きな制約が生じていた。
【００４５】
これに対し、本実施の形態では、半導体レーザ素子３から主ビーム８が出射される前方向に対して垂直方向を横方向と定義した場合に、ヒートシンク１１における円弧状の側面１１２を横方向の位置決め用の基準面とする。さらに、ヒートシンク１１の前側の表面１１１を前後方向の基準面としている。これにより、ホルダ内に装着する際にもヒートシンク１１における面積の大きい面１１１、１１２が圧力や応力を受けることになるので、リードフレーム１を厚くすることなく十分な強度性を確保することができる。
【００４６】
さらに、図３に示されたような構造では、放熱性向上のためにヒートシンクを装着しようとしても、精度良く装着することが困難であった。
【００４７】
本実施の形態では、上記第１の実施の形態と同様にリードフレーム１に切り欠き部が設けられており、その切り欠き部における前後方向の位置決め用の基準面となる前断面３０１と、横方向の位置決め用の基準面となる側断面３０２とにヒートシンク１１を突き当てるように装着させる。このため、ヒートシンク１１をリードフレーム１に対して容易かつ高精度で装着することができる。
【００４８】
ここで、ヒートシンク１１の材料には放熱性を考慮し、銅系や鉄系等の金属材料を使用するが、放熱性をそれほど要求しない場合はプラスチック等の他の材料を用いることも可能である。
【００４９】
本実施の形態におけるヒートシンク１１の形状は、所定の厚みを有する円盤の下端１１４及び上端１１５を直線的に切り落としたようになっており、その側面１１２は円筒面の一部より構成され円弧状になっている。そして、この側面１１２における円弧の中心軸Ｐは、半導体レーザ素子３からの主レーザビーム８の出射位置の近傍に位置し、出射方向と略平行になるよう設定されている。
【００５０】
そして、本装置を実装するホルダ内に丸穴を明けておき、丸穴の内壁側面にヒートシンク１１の円弧状の側面１１２が密着するように本装置を挿入することにより、主レーザビーム８の出射方向が容易かつ高精度に決定される。また、丸穴に本装置を挿入することで、主レーザビーム８に対して垂直方向の位置決めも下端１１４、上端１１５によって容易に行われ、挿入後に本装置の回転方向を調整することも容易に可能である。
【００５１】
ここで、ヒートシンク１１の下端１１４及び上端１１５を切り落としているのは、半導体レーザ装置の小型化のためであり、薄型ピックアップヘッド等への装着を可能にするものである。上記第１の実施の形態による装置が薄型化が可能であるため、それにヒートシンク１１を装着した本実施の形態による装置も薄型にすることが可能である。また、ピックアップヘッドの設計に合わせて、ヒートシンク１１の上下方向の寸法や形状を自由に設計することができる。しかし、薄型でない通常のピックアップヘッドに装着する場合は、ヒートシンク１１の上下端を切り落とす必要はない。
【００５２】
ヒートシンク１１の一部には、リードフレーム１等を装着するための切込み部１１６が形成されている。そして上述したように、半導体レーザ素子３からの主レーザビーム８の出射位置が、図２（ｃ）に示されたようにヒートシンク１１における円弧状の側面１１２の中心軸Ｐと一致するよう設定されている。これは、本装置をピックアップヘッドのホルダ内に装着したときの回転方向を調整する際に、半導体レーザ素子３のビーム出射点が常に一定の位置にくるようにするためである。また、ヒートシンク１１の前面側の表面１１１は側面１１２に対して垂直であり、上述のようにこの面１１１の一部分または全部分が前後方向の位置決め用の基準面となっている。
【００５３】
ここで、本実施の形態では、基準となる側面１１２、表面１１１を直接基準面に利用しているが、これらの面１１１、１１２上に基準部を別途設けてもよい。例えば、側面１１２及び／又は表面１１１上に突出部を設け、その突出部の先端を基準位置としてもよい。この場合には、突出部の先端をホルダ内の穴の内壁に突き当てることで、位置決めを行うことになる。
【００５４】
ヒートシンク１１のリードフレーム１への装着は、リードフレーム１における半導体レーザ素子３を載置した部分の真裏面の近傍部分あるいは真裏面に、熱的に接合または接触するように装着することが望ましい。これにより、放熱性をより高めることができる。本実施の形態では、ヒートシンク１１における突出部１１３が、半導体レーザ素子３を載置した部分の真裏面に接合されることになる。この突出部１１３は、図２（ｃ）に示されたように、円弧状の側面１１２の直径Ｄより外部に突出しないような寸法で形成されることが望ましい。これにより、小型化を確保しつつホルダ内に装着することが可能となる。
【００５５】
ヒートシンク１１は、例えば半田、銀エポキシ、銀蝋付け等によりリードフレーム１に装着することができる。しかし、接着剤やグリースを用いたり、あるいは単に圧着するだけでも放熱性を確保しつつ装着することが可能である。これにより、半導体レーザ素子３から発生した熱は、リードフレーム１、ヒートシンク１１、実装側のホルダを介して外部へ放熱される。
【００５６】
上述した実施の形態はいずれも一例であり、本発明を限定するものではない。例えば、上記第１、第２の実施の形態では、素子として半導体レーザ素子の他に受光素子を搭載している。しかし、半導体レーザ素子以外の素子を搭載しない装置に対しても本発明の適用は可能であり、あるいは半導体レーザ素子及び受光素子の他にさらに他の素子を搭載する場合にも本発明を適用することができる。また、各要素の材料等は必要に応じて自由に選択することができる。
【００５７】
さらに第２の実施の形態において、ヒートシンクにおける半導体レーザ素子が載置された部分より後方に、半導体レーザ素子に対する前後方向基準となる基準面を設けている。しかし、ピックアップヘッドのホルダの形状等に応じて、前後方向に関し、半導体レーザ素子３における主ビーム８の出射位置とほぼ同位置に前後方向基準となる基準面を設けることもできる。即ち、半導体レーザ素子３の主ビーム８の出射位置とほぼ同位置から後方の範囲内において、ホルダの形状等に応じてヒートシンクに前後方向の基準面を設ければよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体レーザ装置は、リードフレームにおいて、
半導体レーザ素子が載置された部分より後方に半導体レーザ素子に対する前後方向基準となる基準面を有することにより、装置をホルダ等に装着した時の位置決めに関して設計上の自由度を高めることができる。
【００５９】
またヒートシンクを有する場合、装着時の応力をリードフレームでなくヒートシンクで受けることにより、リードフレームの強度性を高める必要性が排除され、リードフレームの材質や肉厚等に制約を与えることなく装着時の強度性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ装置の構成を示す平面図、縦断面図及び側面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ装置の構成を示す平面図、縦断面図及び側面図。
【図３】従来の半導体レーザ装置の構成を示す平面図、縦断面図及び側面図。
【符号の説明】
１ リードフレーム
１ａ〜１ｃ リード
２ 外囲器
３ 半導体レーザ素子
４ 受光素子
５ （受光素子が形成された）半導体基板
６ 基板
７ａ〜７ｄ ボンディングワイヤ
８ 主レーザビーム
９ モニタ用ビーム
９ａ 反射レーザビーム
１０ 光反射面
１１ ヒートシンク
１１１、３０１ 前断面（前後方向基準面）
１１２、３０２ 側断面（横方向基準面）
１１３ 突出部
３０３ 窓部
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）システム等において、光ディスク面上にレーザビームを照射するため半導体レーザ装置が幅広く用いられている。従来の半導体レーザ装置の構成を図３に示す。図３（ａ）は、本装置を示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＣ−Ｃ線に沿う縦断面図、図３（ｃ）は左側面図に相当する。
【０００３】
半導体レーザ素子載置用ベッドと受光素子１０４とが形成されたシリコン等の材料から成る基板１０５上に、半導体レーザ素子１０３が載置されている。半導体レーザ素子１０３は、前方（図中、左方向）へ向かって主レーザビーム１０８を出射し、また後方へ向かってモニタ用ビーム１０９を出射する。基板１０５の表面部分に形成された受光素子１０４が、モニタ用ビーム１０９を受光する。
【０００４】
半導体レーザ素子１０３は、リードフレーム１０１とボンディングワイヤ１０７ａにより接続され、受光素子１０４はリードフレーム１０１と分離されたリード１０１ａにボンディングワイヤ１０７ｂにより接続され、基板１０５はリード１０１ｂにボンディングワイヤ１０７ｃにより接続されている。
【０００５】
さらに、樹脂等の材料から成る外囲器１０２が、半導体レーザ素子１０３の後方及び両側面を囲むようにリードフレーム１０１上に形成され、外囲器１０２ａがリードフレーム１０１の下面に設けられている。
【０００６】
このような半導体レーザ装置は、図示されていないピックアップヘッドのホルダの内部に設けられた穴に装着される。この装着の際には、リードフレーム１０１の前断面２０１が前後方向（図中、左右方向）の位置決めを行うための基準面となり、側断面２０２が横方向（図中、上下方向）の位置決めを行うための基準面となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記装置には、次のような問題があった。半導体レーザ装置がピックアップヘッドのホルダ内に装着される際に、半導体レーザ素子１０３とホルダとの相対的な位置関係が重要となる。この場合、前後方向の基準となる前断面２０１と半導体レーザ素子１０３とは、図３に示されたようにほぼ同じ位置にあり、両者の相対的な位置関係が一義的に決定されてしまい、設計上の自由度が極めて低かった。半導体レーザ素子１０３を必要に応じて後方（図中、右方向）にずらすことで、設計上の自由度を高めることも考えられる。しかし、この場合装置全体の前後方向の寸法が長くなり、装置の大型化を招くという問題が生じるため、このような手法をとることは望ましくない。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、ピックアップヘッドのホルダ内に装着させる際の半導体レーザ素子とホルダとの相対的な位置決めに関する設計上の自由度を向上させることが可能な、半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザ装置は、
半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を載置するリードフレームと、前記リードフレームに取り付けられた外囲器とを備える半導体レーザ装置であって、
前記リードフレームは、前記リードフレームにおける前記半導体レーザ素子の載置面に垂直な方向を上下方向と定義し、前記半導体レーザ素子の載置面を前記リードフレームの表面とした場合に、前記リードフレームの裏面が前記外囲器から露出しており、この裏面が前記半導体レーザ素子に対する上下方向の基準面となり、
前記半導体レーザ素子から主ビームが出射される方向を前方向と定義した場合、前記半導体レーザ素子が載置された部分より後方において前記リードフレームに設けられた凸部における前断面が、前記半導体レーザ素子に対する前後方向基準となる基準面となることを特徴とする。
【００１０】
前記前方向に対して垂直でかつ前記リードフレームにおける前記半導体レーザ素子の載置面に平行な方向を横方向と定義した場合、前記リードフレームに設けられた前記凸部に隣接する側断面が、前記半導体レーザ素子に対する横方向基準となる基準面となることもできる。
【００１１】
前記外囲器は、前記半導体レーザ素子から出射されたビームを前方向に取り出すための窓部を有することもできる。
【００１３】
本発明の半導体レーザ装置は、
半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を載置するリードフレームと、前記リードフレームに取り付けられた外囲器及びヒートシンクを備える半導体レーザ装置であって、
前記半導体レーザ素子から主ビームが出射される方向を前方向と定義した場合、前記ヒートシンクの前面側に、前記半導体レーザ素子に対する前後方向基準となる基準面としての表面を有し、さらに、前記前方向に対して垂直方向を横方向と定義した場合、前記前面側の表面に対して垂直である前記ヒートシンクの側面が、前記半導体レーザ素子に対する横方向基準となる基準面となり、
前記リードフレームにおける前記半導体レーザ素子の載置面に垂直な方向を上下方向と定義し、前記半導体レーザ素子の載置面を前記リードフレームの表面とした場合に、前記リードフレームの裏面が前記外囲器から露出しており、
前記半導体レーザ素子が載置された部分より後方において前記リードフレームに設けられた凸部における前断面が、前記ヒートシンクに対する前後方向基準となる基準面となり、さらに、前記リードフレームに設けられた前記凸部に隣接する側断面が、前記ヒートシンクに対する横方向基準となる基準面となることを特徴とする。
【００１４】
前記半導体レーザ素子に対する前後方向基準となる前記ヒートシンクの前面側の表面が、前記半導体レーザ素子が載置された部分より後方に位置することもできる。
【００１５】
前記半導体レーザ素子に対する横方向基準となる前記ヒートシンクの側面が円弧状の形状を有し、
前記側面の円弧の中心軸が前記半導体レーザ素子からの主ビームの出射方向と略平行で、
前記リードフレームの裏面において、前記半導体レーザ素子の載置位置の裏側に相当する部分あるいは裏側に相当する部分の近傍部分が、前記ヒートシンクと接触することもできる。
【００１６】
前記ヒートシンクは、前記前後方向基準となる前面側の表面よりも前方側に突出部を有し、この突出部が、前記リードフレームの裏面における、前記半導体レーザ素子の載置位置の裏側に相当する部分と接触してもよい。また、前記ヒートシンクは、前記側面の円弧の中心軸に平行でかつ前記円弧の直径より小さい間隔で離れた上面及び下面を有することもできる。
【００１７】
前記半導体レーザ装置は、前記前後方向基準となる前記ヒートシンクにおける前面側の表面より前方部分が、前記側面の円弧と同一の中心軸を有しかつ前記円弧と同一の直径を有する円筒の内部に収まる形状及び寸法を有することもできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
（１） 第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ装置の構成を図１に示す。図１（ａ）は本装置における外囲器２の蓋２ａを除いた状態を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う縦断面図、図１（ｃ）は左側面図に相当する。
【００２０】
セラミック等の材料から成る基板６上に半導体レーザ素子３が載置され、リードフレーム１上にこの基板６と半導体基板４とが載置されている。半導体レーザ素子３は、前方（図中、左方向）へ向かって主レーザビーム８を出射し、さらに後方へ向かってモニタ用ビーム９を出射する。半導体基板４の表面部分には図示されていない受光素子が形成されており、外囲器２の蓋２ａに設けられた光反射面１０によりモニタ用ビーム９が反射された反射ビーム９ａを受光する。
【００２１】
半導体レーザ素子３は、リードフレーム１とボンディングワイヤ７ａにより接続され、受光素子はリードフレーム１と分離されたリード１ｂにボンディングワイヤ７ｃにより接続され、基板６はリード１ａにボンディングワイヤ７ｂにより接続され、さらにリード１ｃにボンディングワイヤ７ｄにより接続されている。
【００２２】
そして、樹脂等の材料から成る外囲器２が、リードフレーム１上に載置された半導体レーザ素子３の前方を除く、後方、両側面及び上面を取囲むように、リードフレーム１上に設置されている。
【００２３】
この半導体レーザ装置は、図示されていないピックアップヘッドのホルダの内部に設けられた穴に装着される。この装着の際に、半導体レーザ素子３から主ビーム８が出射される方向を前方向と定義した場合、リードフレーム１に設けられた切り欠きにおける前断面３０１が前後方向（図中、左右方向）の位置決めを行うための基準面となる。また、前方向に対して垂直でかつリードフレーム１における半導体レーザ素子３の載置面に平行な方向を横方向と定義した場合、側断面３０２が横方向（図中、上下方向）の位置決めを行うための基準面となる。さらに、リードフレーム１における半導体レーザ素子３の載置面に垂直な方向を上下方向と定義し、半導体レーザ素子３の載置面をリードフレーム１の表面とした場合、リードフレーム１の裏面を上下方向基準面とする。
【００２４】
このように本実施の形態では、前後方向の基準となる前断面３０１が、半導体レーザ素子３より後方（図中、右方向）に位置する。そして、前断面３０１と半導体レーザ素子３との相対的な距離Ｘ１を所望の値に設定することができる。よって、ホルダ内に半導体レーザ装置を装着する際のホルダと半導体レーザ素子３との相対的な距離に関する設計上の自由度が大幅に向上する。また、リードフレーム１の裏面を上下方向基準面とすることで、リードフレームの裏面側が外囲器により覆われていた図３に示された装置よりもより高精度な装着が実現される。
【００２５】
以下に、本装置を製造する手順について説明する。先ず、所望のパターンにプレスし成形加工したリードフレーム１上に、射出成形等により外囲器２となる樹脂を、半導体レーザ素子３の載置部を取囲むように成形する。リードフレーム１の母材は、動作時の放熱性を考慮して例えば銅系の材料を用いるが、場合によっては４２アロイ等の鉄系の材料を使用することも可能である。リードフレーム１には、組立て性を考慮して予め金、ニッケル、パラジウムめっき等、適当な外装を施してもよい。
【００２６】
次に、成形したリードフレーム１上に、受光素子が形成された半導体基板４と、半導体レーザ素子３を搭載した基板６とを載置する。ここで基板６には、半導体レーザ素子３に線膨張係数が近く、シリコン等に比べても熱伝導率の高い窒化アルミニウムのセラミック材料等が用いられている。そしてこの基板６には、予め金等の電極材料を蒸着しパターニングを行って、その表面上に電極を形成しておく。
【００２７】
リードフレーム１上への半導体基板４及び基板６の載置の際には、例えば金錫半田等の接着剤を摂氏約３００度に加熱溶融して接着し導通を確保する。あるいは、半田の代わりに銀エポキシ接着剤等を使用してもよい。
【００２８】
リードフレーム１の裏面側は、接着剤の加熱やホルダ内に実装した時の放熱性等を考慮し、外囲器２で覆われずに露出した状態になっている。特に、リードフレーム１を挟んで半導体レーザ素子３、あるいは半導体基板４における受光素子が載置されている位置の裏側にあたる部分は、リードフレーム１が露出することが望ましい。
【００２９】
図３に示された装置では、リードフレーム１０１の裏面側が外囲器１０２の一部分１０２ａで覆われており、放熱性が良好ではない。これに対し、本実施の形態に装置ではリードフレーム１の裏面側が外囲器２で覆われることなく露出している。これにより、本装置をピックアップヘッドのホルダ内に装着した場合、リードフレーム１の裏面側が直接ホルダに接触する。この結果、半導体レーザ素子３からの発熱がリードフレーム１及びホルダを介して外部へ放熱されることになるので、放熱性が向上する。
【００３０】
半導体基板４の表面部分に形成されている受光素子は、リードフレーム１の表面上において、半導体レーザ素子３と平行な平面上へ載置されている。これは、フープライン等の一連のリードフレームが流れる工程での作業性及び生産性を向上させるためである。半導体レーザ素子３及び半導体基板４は、この成形済みリードフレーム１上に加熱接着される。このように加熱処理が行われるので、外囲器２には耐熱性エンジニアリングプラスチック（例えば、ＰＰＡ等の材料）や、液晶ポリマ等の材料を使用してもよい。あるいは、ＰＳＦ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ＰＡＲ、ＰＡＩ、ＰＥＩ、ＰＩ、ＦＲ（ＰＴＦＥ）等の材料を外囲器２に用いてもよいが、耐熱性、耐薬品性、機械的強度、リード密着性、成形性、アウトガス、コスト等を総合的に考慮することが望ましく、本実施の形態ではＰＰＡを採用している。
【００３１】
その後、電気的接続をとるため、半導体レーザ素子３、半導体基板４、基板６をそれぞれリードフレーム１あるいはリード１ａ〜１ｃに対してワイヤボンディング７ａ〜７ｄにより結線する。
【００３２】
ここで、装置の小型化を図るため、リードフレーム１上のボンディングスペースはかなり限られている。特に、異なる二波長を出射する二波長半導体レーザ素子３を具備する本実施の形態のような装置では、ボンディングワイヤの本数がその分増えるため、ボンディングスペースの確保が重要である。また、特に半導体レーザ素子３に一端が接続されたワイヤ７ａは、基板６に接触しないようにリードフレーム１上に他端をボンディングする必要がある。しかし、ワイヤのループを途中で折れ曲がるような形状にすると、組立て歩留りや組立て速度の低下を招くことになる。そこで、本実施の形態では図１（ａ）、図１（ｂ）に示されているように、リードフレーム１において、基板６が搭載された位置より前方側にワイヤ７ａの他端を接続するためのボンディングスペースを設けている。
【００３３】
これにより、ワイヤ７ａのループを短くし、また比較的直線的で単純な形状にすることが可能となり、組立て性の向上を実現することができる。
【００３４】
しかしその一方で、半導体レーザ素子３におけるレーザビーム出射点がリードフレーム１の前先端（図中、左端）より後方（図中、右側）に位置する構造となる。そこで、レーザビームがリードフレーム１の前先端で遮られて干渉等の悪影響が生じないように、リードフレーム１において、半導体レーザ素子３が搭載された領域より前方部分に切欠いた窓部３０３を設けて、不具合が発生しないような構造としている。
【００３５】
半導体レーザ素子３を搭載する際の基準とし、窓部３０３を認識して半導体レーザ素子３及び半導体基板４をリードフレーム１上に載置することもできる。特に、単一の半導体レーザ素子３から複数のレーザビームを出射する本実施の形態のような場合、基板６上の電極パターンに合わせて半導体レーザ素子３を載置する必要がある。このため、基板６をリードフレーム１上に精度良く載置する必要があるので、搭載位置の認識は重要である。
【００３６】
このような装置の組立てが完了した後、外囲器２本体に対して蓋２ａが接着剤や熱溶着、超音波溶着、圧入、嵌合等により精度よく装着される。例えば、シリコン系接着剤を接着面に塗布して蓋２ａを外囲器２に装着し、摂氏約２００度で硬化させて接着してもよい。この蓋２ａの内面の一部には上述のように光反射面１０が設けられており、半導体レーザ素子３の後方から出射されるモニタ用ビーム９を反射して受光素子へ入射させるような構造になっている。従って、蓋２ａは光反射面１０における光反射率が高くなるようにその材料や表面処理を選定する必要がある。
【００３７】
本実施の形態では、接着剤のみならず超音波溶着や熱溶着も考慮し、外囲器２本体と同様にＰＰＡを蓋２ａの材料として用いている。その他の材料としては、例えばＰＢＴや金属、樹脂上にメッキしたもの等も蓋２ａに使用することができる。蓋２ａに対してもリードフレーム１と同様に、半導体レーザ素子３からの主レーザビーム８を遮蔽しないように、前面側に同様の切欠きを設けてもよい。
【００３８】
リードフレーム１上に複数の素子（本実施の形態では、半導体レーザ素子３及び受光素子）が搭載されている場合は、リードの数が増えるので、本実施の形態のようにリードフレーム１とリード１ａ〜１ｃとを切断して分離する。
【００３９】
本装置は、図１（ａ）に示されたように、切り欠き部における前後方向の基準面となる前断面３０１を境として前半部が幅狭で後半部が幅広になっている。実装される側のピックアップヘッドのホルダには、半導体レーザ装置の前半部の幅狭部分に対応した挿入用の穴が設けられており、その穴に本レーザ装置を挿入し装着することになる。
【００４０】
半導体レーザ装置の取付け精度は、たとえば装着される側のピックアップヘッド等の性能に著しい影響を与える。そこで、本実施の形態では上述したように、リードフレーム１における切り欠き部の側断面３０２を横方向位置決め用の基準面としている。但し、切り欠いた端面（断面）のみを基準面とすることに限定されるものではなく、端面を折曲げる等により断面以外の部分を基準面とすることで基準面の面積を増やすことも可能である。
【００４１】
また上述のように、リードフレーム１における切り欠き部の幅狭部分と幅広部分の境目に生じる段差部分である前断面３０１を、前後方向位置決め用の基準面としている。これにより本装置をホルダ穴に挿入するとき、この基準面（前断面３０１）がボルダ内の面に突き当たって前後方向の位置決めができる。この位置決め用の基準面に対し、突起状の部分を設けてその先端部を基準位置に設定してもよく、あるいは図１（ａ）に示されたようにリードフレーム１の前断面３０１の直線部分をそのまま基準面として用いてもよい。あるいはまた、リードフレーム１以外の例えば外囲器２の一部を前後方向の位置決め用の基準に設定してもよい。
【００４２】
（２） 第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ装置について説明する。本半導体レーザ装置の構成を、図２に示す。図２（ａ）は本装置における外囲器２の蓋２ａを除いた状態を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う縦断面図、図２（ｃ）は左側面図に相当する。ここで、図１に示された第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の番号を伏して説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態は、第１の実施の形態による装置に対し、ヒートシンク１１を装着したものに相当する。ヒートシンク１１をリードフレーム１に装着することにより、半導体レーザ素子３からの発熱をより良好に外部に放熱させることができる。
【００４４】
さらに、小型化を確保しつつ、本装置をピックアップヘッドのホルダ内に装着させるときの強度性を向上させることができる。図３に示された半導体レーザ装置では、本装置をホルダ内に圧入実装する際に、位置決め用の基準面となるリードフレーム１０１の前断面２０１、及び側断面２０２が大きな圧力や応力を受けることになる。このため、その外力による変形を防ぐため、リードフレーム１０１をある程度厚くする必要があり、またその材質にも大きな制約が生じていた。
【００４５】
これに対し、本実施の形態では、半導体レーザ素子３から主ビーム８が出射される前方向に対して垂直方向を横方向と定義した場合に、ヒートシンク１１における円弧状の側面１１２を横方向の位置決め用の基準面とする。さらに、ヒートシンク１１の前側の表面１１１を前後方向の基準面としている。これにより、ホルダ内に装着する際にもヒートシンク１１における面積の大きい面１１１、１１２が圧力や応力を受けることになるので、リードフレーム１を厚くすることなく十分な強度性を確保することができる。
【００４６】
さらに、図３に示されたような構造では、放熱性向上のためにヒートシンクを装着しようとしても、精度良く装着することが困難であった。
【００４７】
本実施の形態では、上記第１の実施の形態と同様にリードフレーム１に切り欠き部が設けられており、その切り欠き部における前後方向の位置決め用の基準面となる前断面３０１と、横方向の位置決め用の基準面となる側断面３０２とにヒートシンク１１を突き当てるように装着させる。このため、ヒートシンク１１をリードフレーム１に対して容易かつ高精度で装着することができる。
【００４８】
ここで、ヒートシンク１１の材料には放熱性を考慮し、銅系や鉄系等の金属材料を使用するが、放熱性をそれほど要求しない場合はプラスチック等の他の材料を用いることも可能である。
【００４９】
本実施の形態におけるヒートシンク１１の形状は、所定の厚みを有する円盤の下端１１４及び上端１１５を直線的に切り落としたようになっており、その側面１１２は円筒面の一部より構成され円弧状になっている。そして、この側面１１２における円弧の中心軸Ｐは、半導体レーザ素子３からの主レーザビーム８の出射位置の近傍に位置し、出射方向と略平行になるよう設定されている。
【００５０】
そして、本装置を実装するホルダ内に丸穴を明けておき、丸穴の内壁側面にヒートシンク１１の円弧状の側面１１２が密着するように本装置を挿入することにより、主レーザビーム８の出射方向が容易かつ高精度に決定される。また、丸穴に本装置を挿入することで、主レーザビーム８に対して垂直方向の位置決めも下端１１４、上端１１５によって容易に行われ、挿入後に本装置の回転方向を調整することも容易に可能である。
【００５１】
ここで、ヒートシンク１１の下端１１４及び上端１１５を切り落としているのは、半導体レーザ装置の小型化のためであり、薄型ピックアップヘッド等への装着を可能にするものである。上記第１の実施の形態による装置が薄型化が可能であるため、それにヒートシンク１１を装着した本実施の形態による装置も薄型にすることが可能である。また、ピックアップヘッドの設計に合わせて、ヒートシンク１１の上下方向の寸法や形状を自由に設計することができる。しかし、薄型でない通常のピックアップヘッドに装着する場合は、ヒートシンク１１の上下端を切り落とす必要はない。
【００５２】
ヒートシンク１１の一部には、リードフレーム１等を装着するための切込み部１１６が形成されている。そして上述したように、半導体レーザ素子３からの主レーザビーム８の出射位置が、図２（ｃ）に示されたようにヒートシンク１１における円弧状の側面１１２の中心軸Ｐと一致するよう設定されている。これは、本装置をピックアップヘッドのホルダ内に装着したときの回転方向を調整する際に、半導体レーザ素子３のビーム出射点が常に一定の位置にくるようにするためである。また、ヒートシンク１１の前面側の表面１１１は側面１１２に対して垂直であり、上述のようにこの面１１１の一部分または全部分が前後方向の位置決め用の基準面となっている。
【００５３】
ここで、本実施の形態では、基準となる側面１１２、表面１１１を直接基準面に利用しているが、これらの面１１１、１１２上に基準部を別途設けてもよい。例えば、側面１１２及び／又は表面１１１上に突出部を設け、その突出部の先端を基準位置としてもよい。この場合には、突出部の先端をホルダ内の穴の内壁に突き当てることで、位置決めを行うことになる。
【００５４】
ヒートシンク１１のリードフレーム１への装着は、リードフレーム１における半導体レーザ素子３を載置した部分の真裏面の近傍部分あるいは真裏面に、熱的に接合または接触するように装着することが望ましい。これにより、放熱性をより高めることができる。本実施の形態では、ヒートシンク１１における突出部１１３が、半導体レーザ素子３を載置した部分の真裏面に接合されることになる。この突出部１１３は、図２（ｃ）に示されたように、円弧状の側面１１２の直径Ｄより外部に突出しないような寸法で形成されることが望ましい。これにより、小型化を確保しつつホルダ内に装着することが可能となる。
【００５５】
ヒートシンク１１は、例えば半田、銀エポキシ、銀蝋付け等によりリードフレーム１に装着することができる。しかし、接着剤やグリースを用いたり、あるいは単に圧着するだけでも放熱性を確保しつつ装着することが可能である。これにより、半導体レーザ素子３から発生した熱は、リードフレーム１、ヒートシンク１１、実装側のホルダを介して外部へ放熱される。
【００５６】
上述した実施の形態はいずれも一例であり、本発明を限定するものではない。例えば、上記第１、第２の実施の形態では、素子として半導体レーザ素子の他に受光素子を搭載している。しかし、半導体レーザ素子以外の素子を搭載しない装置に対しても本発明の適用は可能であり、あるいは半導体レーザ素子及び受光素子の他にさらに他の素子を搭載する場合にも本発明を適用することができる。また、各要素の材料等は必要に応じて自由に選択することができる。
【００５７】
さらに第２の実施の形態において、ヒートシンクにおける半導体レーザ素子が載置された部分より後方に、半導体レーザ素子に対する前後方向基準となる基準面を設けている。しかし、ピックアップヘッドのホルダの形状等に応じて、前後方向に関し、半導体レーザ素子３における主ビーム８の出射位置とほぼ同位置に前後方向基準となる基準面を設けることもできる。即ち、半導体レーザ素子３の主ビーム８の出射位置とほぼ同位置から後方の範囲内において、ホルダの形状等に応じてヒートシンクに前後方向の基準面を設ければよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体レーザ装置は、リードフレームにおいて、
半導体レーザ素子が載置された部分より後方に半導体レーザ素子に対する前後方向基準となる基準面を有することにより、装置をホルダ等に装着した時の位置決めに関して設計上の自由度を高めることができる。
【００５９】
またヒートシンクを有する場合、装着時の応力をリードフレームでなくヒートシンクで受けることにより、リードフレームの強度性を高める必要性が排除され、リードフレームの材質や肉厚等に制約を与えることなく装着時の強度性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ装置の構成を示す平面図、縦断面図及び側面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ装置の構成を示す平面図、縦断面図及び側面図。
【図３】従来の半導体レーザ装置の構成を示す平面図、縦断面図及び側面図。
【符号の説明】
１ リードフレーム
１ａ〜１ｃ リード
２ 外囲器
３ 半導体レーザ素子
４ 受光素子
５ （受光素子が形成された）半導体基板
６ 基板
７ａ〜７ｄ ボンディングワイヤ
８ 主レーザビーム
９ モニタ用ビーム
９ａ 反射レーザビーム
１０ 光反射面
１１ ヒートシンク
１１１、３０１ 前断面（前後方向基準面）
１１２、３０２ 側断面（横方向基準面）
１１３ 突出部
３０３ 窓部
Claims (9)
- 半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を載置するリードフレームと、前記リードフレームに取り付けられた外囲器とを備える半導体レーザ装置であって、
前記リードフレームは、前記リードフレームにおける前記半導体レーザ素子の載置面に垂直な方向を上下方向と定義し、前記半導体レーザ素子の載置面を前記リードフレームの表面とした場合に、前記リードフレームの裏面が前記外囲器から露出しており、この裏面が前記半導体レーザ素子に対する上下方向の基準面となり、
前記半導体レーザ素子から主ビームが出射される方向を前方向と定義した場合、前記半導体レーザ素子が載置された部分より後方において前記リードフレームに設けられた凸部における前断面が、前記半導体レーザ素子に対する前後方向基準となる基準面となることを特徴とする半導体レーザ装置。 - さらに、前記前方向に対して垂直でかつ前記リードフレームにおける前記半導体レーザ素子の載置面に平行な方向を横方向と定義した場合、前記リードフレームに設けられた前記凸部に隣接する側断面が、前記半導体レーザ素子に対する横方向基準となる基準面となることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
- 前記外囲器は、前記半導体レーザ素子から出射されたビームを前方向に取り出すための窓部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体レーザ装置。
- 半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を載置するリードフレームと、前記リードフレームに取り付けられた外囲器及びヒートシンクを備える半導体レーザ装置であって、
前記半導体レーザ素子から主ビームが出射される方向を前方向と定義した場合、前記ヒートシンクの前面側に、前記半導体レーザ素子に対する前後方向基準となる基準面としての表面を有し、さらに、前記前方向に対して垂直方向を横方向と定義した場合、前記前面側の表面に対して垂直である前記ヒートシンクの側面が、前記半導体レーザ素子に対する横方向基準となる基準面となり、
前記リードフレームにおける前記半導体レーザ素子の載置面に垂直な方向を上下方向と定義し、前記半導体レーザ素子の載置面を前記リードフレームの表面とした場合に、前記リードフレームの裏面が前記外囲器から露出しており、
前記半導体レーザ素子が載置された部分より後方において前記リードフレームに設けられた凸部における前断面が、前記ヒートシンクに対する前後方向基準となる基準面となり、さらに、前記リードフレームに設けられた前記凸部に隣接する側断面が、前記ヒートシンクに対する横方向基準となる基準面となることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 前記半導体レーザ素子に対する前後方向基準となる前記ヒートシンクの前面側の表面が、前記半導体レーザ素子が載置された部分より後方に位置することを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ装置。
- 前記半導体レーザ素子に対する横方向基準となる前記ヒートシンクの側面が円弧状の形状を有し、
前記側面の円弧の中心軸が前記半導体レーザ素子からの主ビームの出射方向と略平行で、
前記リードフレームの裏面において、前記半導体レーザ素子の載置位置の裏側に相当する部分あるいは裏側に相当する部分の近傍部分が、前記ヒートシンクと接触していることを特徴とする請求項４又は５記載の半導体レーザ装置。 - 前記ヒートシンクは、
前記前後方向基準となる前面側の表面よりも前方側に突出部を有し、この突出部が、前記リードフレームの裏面における、前記半導体レーザ素子の載置位置の裏側に相当する部分と接触していることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ装置。 - 前記ヒートシンクは、
前記側面の円弧の中心軸に平行でかつ前記円弧の直径より小さい間隔で離れた上面及び下面を有することを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の半導体レーザ装置。 - 前記半導体レーザ装置は、前記前後方向基準となる前記ヒートシンクにおける前面側の表面より前方部分が、前記側面の円弧と同一の中心軸を有しかつ前記円弧と同一の直径を有する円筒の内部に収まる形状及び寸法を有することを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
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