JP3815802B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、光ディスク装置等の光ピックアップ等として用いられる半導体レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光ディスク装置で光ピックアップに用いられる半導体レーザ装置は、一般に、レーザダイオード(半導体レーザ素子)とその光出力検出用のフォトダイオードで構成する形態、または、上記形態に加えて、ホログラム素子と信号検出用のフォトダイオードを付加した形態のいずれかである。前記ホログラム素子は、下面にレーザ光を2つのトラッキング副ビームとメディアからの情報読み出し用主ビームに分けるための光回折格子が形成され、かつ上面にメディアからの反射光を信号検出用フォトダイオードに導くための光路回折用格子が形成されたものである。そして、前記レーザダイオード、光出力検出用のフォトダイオード、信号検出用のフォトダイオード、の各部品はステム上に配置されている。
【0003】
図5を参照して従来の半導体レーザ装置の構成例を説明する。
【0004】
半導体レーザ装置100は、金属製のステム105上に、半導体レーザ素子(レーザチップ)を含むレーザ出力部101、光出力検出部102、および信号検出部103を備えたものである。なお、レーザ出力部101は、台座部101b上にレーザチップ101aをマウントしたものであり、この例の構成では、信号検出部103も台座部101b上に配置されている。これらのレーザ出力部101、光出力検出部102、および信号検出部103は、外環境からの保護のために、保護キャップ106によって気密封入されている。保護キャップ106はステム105側の面が開口した箱型のもので、開口面の周囲には鍔部106aが形成されている。保護キャップ106は鍔部106aがステム105に溶着されることで内部が気密状態になっている。なお、図においては、保護キャップ106の一部を切り欠いて示している。
【0005】
また、ステム105にはリード端子107が通され、このリード端子107とレーザ出力部101、光出力検出部102,信号検出部103と、が金線109により接続されているが、前記したように保護キャップ106内の気密性を保持するために、前記リード端子107とステム105との間はハーメチックシール108が設けられている。
【0006】
なお、前記保護キャップ106は、ホログラム素子104の固定台としても兼用されており、保護キャップ106の上面には、石英ガラス等からなるガラス窓110が形成され、ガラス窓110の上面にホログラム素子104が配置されている。これにより、レーザ出力部101から出力されたレーザ光がガラス窓110、ホログラム素子104を介して外部へ放射される。
【0007】
半導体レーザ装置が組み込まれた光ピックアップ装置の構成例を図6を参照して説明する。
【0008】
光ピックアップ装置は、光ディスク121を光走査するためのものであり、ハウジング122内に半導体レーザ装置100、レンズ,ミラー等の光学部品123、対物レンズ124、等を備えている。半導体レーザ装置100からホログラム素子104を介して出力されたレーザ光130は、光学部品123、対物レンズ124を介して光ディスク121に照射され、光ディスク121で反射された後、再び対物レンズ124、光学部品123を介して半導体レーザ装置100に入力され、半導体レーザ装置100内の信号検出部103により光信号が検出される。なお、半導体レーザ装置100のリード端子107は、基板125上に配置される。基板125は、信号基板126により図外の駆動系と接続されたものであり、外部の駆動系の信号を基板125を介して半導体レーザ装置100に伝達する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ディスク装置に用いられる光ピックアップ装置は、薄型である程好ましい。薄型になれば重量が軽くなり、光ディスク装置としてのアクセス時間が短縮されるからである。また、光ディスク装置自体も小型化,薄型化できるとともに、軽量化できる利点が生じる。
【0010】
しかしながら従来の構成では、半導体レーザ装置100の厚みt(図5,図6参照)がネックとなって、光ピックアップ装置の薄型化が困難になっており、アクセス時間の短縮、装置の軽量化を追求しきれずにいた。すなわち、図5に示すように、半導体レーザ装置は、レーザ出力部101、光出力検出部102、信号検出部103、等を気密封入するために保護キャップ106を有しており、保護キャップ106をステム105上に密着させるための構成(鍔106a)が必要となるために、ある程度以上の薄型化は困難であった。また、上記気密封入のためには、ハーメチックシール108も必要であり、この構成のために、ますます薄型化が困難となっていた。
【0011】
この発明の目的は、半導体レーザ装置を薄型化することによって、上記アクセス時間の問題や、光ピックアップの薄型化の問題を解消することのできる半導体レーザ装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、ステム上に、少なくとも、半導体レーザ素子、受光素子等の半導体素子を搭載し、これらの半導体素子の上方に保護キャップを配置した半導体レ−ザ装置において、
前記保護キャップの互いに対向する2側壁面を取り除いて該保護キャップを断面形状が略コの字型のブリッジ状に構成するとともに、前記半導体レーザ素子等の半導体素子を、保護層でコーティングしてなることを特徴とする。
【0013】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の半導体レーザ装置において、
前記ステムの一部を切り欠いて構成され、切り欠き部壁面にレーザチップ及び光出力検出部を固定したことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の半導体レーザ装置において、
前記ステム上に搭載された半導体素子と、半導体レーザ装置の外部との信号入出力端子として、フレキシブル基板型のリード端子を備えたことを特徴とする。
【0014】
この発明の半導体レーザ装置においては、ステム上に配置される保護キャップがブリッジ状に構成されている、すなわち、一部の側壁面が取り除かれているため、その取り除かれた分、ステムおよび半導体レーザ装置全体の幅が薄くなり、重量も軽くなる。このとき、保護キャップの側壁面を取り除く側を、該半導体レーザ装置が適用される装置(光ピックアップ装置等)の厚み方向と一致させておけば、前記光ピックアップ装置等の厚みを薄くすることができる。このように保護キャップの側壁面を取り除く際、半導体レーザ素子や受光素子等の半導体素子には、保護層をコーティングしているため、非気密による劣化が生じることがない。
【0015】
また、レーザ出力部,光出力検出部と、外部との信号入力端子として、フレキシブル基板型のリード端子が用いられる。このフレキシブル基板型のリード端子は、従来の装置で用いていた一般的なリード端子に比べて厚みが薄い。そのため、半導体レーザ装置を薄型に構成することが可能となる。
【0016】
【実施例】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
【0017】
図1は請求項1に記載した発明の実施例を示す半導体レーザ装置の斜視図である。
【0018】
半導体レーザ装置は金属製のステム5上に、半導体レーザ素子を含むレーザ出力部1を備えている。レーザ出力部1は、L字型の柱状の台座部1bの側壁面に、レーザダイオードを含むレーザチップ1aを配置したものである。レーザチップ1aの下側近傍にはレーザ出力光の状態を検出するための光出力検出部2が配置されている。光出力検出部2はフォトダイオードを含んでいる。また、レーザ出力部1の台座部1bの上面には、5〜6個程度のフォトダイオードを有し、光ディスクからの反射光を検出するための信号検出部3が配置されている。
【0019】
レーザ出力部1のレーザチップ1aは、GaAs,AlGaAs等を接合してなるレーザダイオードであり、表面には保護膜1cが形成されている。保護膜1cは、透光性、湿度等に対する耐性を有するとともに、GaAs等からなるレーザダイオードと反応しない材料からなり、例えば、Al2O3 、SiO2、SiN、MgF2、Si等からなる。保護膜1cは、レーザチップ1aの製造工程の最終段階において、蒸着等の方法により数千〜数万Åの厚みでレーザチップ1aの表面に形成される。ただし、レーザチップ1aの電極部1dには保護膜1bを形成しない。このため、電極部1dは劣化を防止するために金(Au)等の耐性の良いもので構成される。
【0020】
また、光出力検出部2,信号検出部3の表面にも上記レーザチップ1aと同様に保護膜が形成され、かつ、それらの電極部はAu等で構成される。
【0021】
ステム5にはリード端子7が通され、リード端子7はステム5部分で接着剤8によって固定されている。そして、各リード端子7は、金線9によって半導体レーザチップ1aや、光出力検出部2,信号検出部3のフォトダイオードと接続されている。なお、リード端子7、および、レーザチップ1a,光出力検出部2,信号検出部3の電極部は、金(Au)等の安定した材料を用いることにより、信号の伝達性の劣化を防止することができる。
【0022】
ステム5上のレーザ出力部1、光出力検出部2、信号検出部3の上方には保護キャップ6が設けられ、該保護キャップ6上にホログラム素子4が固定される。保護キャップ6は、従来の保護キャップ(図5中106)の対向した側壁面が取り除かれることで、ほぼコ字型の断面形状を有するブリッジ形状に形成されたもので、開放片の端部にステム5への接着固定用の鍔部6aが形成されている。保護キャップ6は、従来の保護キャップと異なり、図1中t方向部分に鍔部を備えない。このため、t方向の厚みを薄くすることができる。具体的には、従来の保護キャップ(図5中106)を設けた構成であると、半導体レーザ装置の厚みtは4.8mm程度であったが、この実施例のように、厚みt方向の鍔部(106a)を備えない保護キャップ6を設けた構成では、鍔部106a分だけ厚みtが薄くなって、半導体レーザ装置の厚みtを3.2mm程度に構成することができた。
【0023】
保護キャップ6の上面には、レーザチップ1aに対応する位置にガラス窓10が形成され、ガラス窓10の上方には、ホログラム素子4が配置されている。
【0024】
図2は、以上のように構成される半導体レーザ装置を装着した光ピックアップの構成を示す図である。図において、図5に示した従来の構成と異なる点は、半導体レーザ装置11の厚みtが薄くなったことによる光ピックアップの厚みTであり、全体の構成自体は図5と同様である。したがって、光ピックアップの構成を示す部分は図5と同一番号で示している。図示するように、半導体レーザ装置11の厚みtが3.2mmと薄くなったことにより、光ピックアップ装置自体の厚みTも薄く、小型になって重量が軽くなる。この結果、光ピックアップ装置のアクセス時間が短縮され、光ピックアップの性能が向上する。
【0025】
なお、この実施例では、信号検出部3およびホログラム素子4を備えた半導体レーザ装置を例にしているが、これらの部品を備えない半導体レーザ装置においても本願発明は適用可能である。
【0026】
図3は請求項2の実施例を示す図であり、リード端子をフリキシブル基板で構成した半導体レーザ装置の要部構成を示している。
【0027】
楕円柱状のステム25の表面にはフレキシブル基板27が貼付され、該フレキシブル基板27は、楕円柱状のステム25の上面およひ側壁面に沿うように折り曲げられて下方に垂下されている。フレキシブル基板27は、厚さがほぼ100μm以下程度のもので、容易に折り曲げてステム25の表面に沿わせることができる。また、フレキシブル基板27は、裏面に貼り付け固定用の接着剤層が設けられたものであって、ステム25の表面に容易に接着固定できるようになっている。フレキシブル基板27の表面には、レーザチップ21、光出力検出部22、信号検出部23用のリード端子27aが形成されている。
【0028】
レーザ出力部21、光出力検出部22、信号検出部23は、ステム25上のフレキシブル基板27上に配置されている。これらの部品は上記の実施例と同様に、台座部21bと、この台座部21bの側壁面に配置されたレーザチップ21aとからなるレーザ出力部21、台座部21b上に配置された信号検出部23、およびレーザチップ21aの近傍に配置された光出力検出部22、である。そして、レーザチップ21、光出力検出部22、信号検出部23の各電極と、フレキシブル基板27上のリード端子27aとが金線29によって接続されており、各々は前述の実施例と同様に、保護層によって外部から保護されている。
【0029】
レーザ出力部21、光出力検出部22、信号検出部23上には、上記の実施例と同様に保護キャップ26が形成され、該保護キャップ26上にホログラム素子24が配置されている。保護キャップ26,ホログラム素子24の構成は上記実施例と同様である。
【0030】
この実施例の半導体レーザ装置では、リード端子をフレキシブル基板で構成したことによって、リード端子自体の厚みが薄くなり、しかも、リード端子をステム25に接着するための接着部(ハーメチックシール等)が不要となる。この結果、レーザ半導体装置の厚みを薄くできた。具体的には、従来の構成においては、保護キャップ,リード端子,ハーメチックシールにより、t=4.8mmであったものが、t=2.8mmとなった。
【0031】
なお、基本的には、リード端子を本実施例に示すようにフレキシブル基板で構成する構成によってのみであっても半導体レーザ装置の厚みtを薄くすることができるが、その場合には保護キャップを用いてレーザチップ等の素子を気密封入しなければならず、通常の保護キャップの固定方法が溶着方法によるものであるため、フレキシブル基板に変形を生じてしまうおそれがある。そのため、フレキシブル基板を用いる場合には、レーザチップ等に保護層を設けて保護キャップを用いない構造とすることが好ましい。
【0032】
図4は、この発明の他の実施例を示した図である。
【0033】
この実施例のステム35は、楕円柱状のものの一部を切り欠いて構成されている。ステム35の切り欠き部35a壁面の上端部付近には、レーザチップ31が固定配置され、ステム35が放熱部として用いられている。また、レーザチップ31の下方部には光出力検出部32が固定配置されている。このように、ステム35に切り欠き部35aを形成し、この切り欠き部35aの壁面に、レーザチップ31,光出力検出部32を直接固定配置したことにより、レーザチップ31を固定するための台座部(図3中31b)を特別に設ける必要がなくなり、レーザ光出力方向(図中上下方向)の厚みを薄くできるとともに、軽量化をはかることができる利点がある。なお、従来の構成においては図5に示したように、ステム105上のレーザチップ101等を気密封入するために保護キャップ106を被せる必要があり、ステム105の形状を切り欠き等によって複雑な構成にすることが困難であったため、この実施例のようにレーザ光出力方向の厚みを薄くすることができなかった。
【0034】
ステム35の表面には、リード端子37aをパターン化したフレキシブル基板37が貼付されている。そして、フレキシブル基板37上に信号検出部33が配置されている。なお、レーザチップ31、光出力検出部32、信号検出部33には、前記したように、予め保護膜が形成されており、環境に対して保護されている。また、各部品31,32,33の電極部は、Au等の安定した材料で構成されている。そして、各部品31,32,33は、各々フレキシブル基板37表面のリード端子37aに金線39によって接続されている。
【0035】
ステム35上には保護キャップ36が配置されている。保護キャップ36の、レーザ光出力方向の長さは、上記したようにレーザチップ31の台座部分がない分短くされている。ブリッジ36の上面には、レーザチップ31に対応する位置にガラス窓40が形成され、該ガラス窓40の上部にホログラム素子34が配置されている。
【0036】
【発明の効果】
この発明の半導体レーザ装置によれば、ステム上の保護キャップの一方の側壁面がカットされているため、そのカットされた分、ステムおよび半導体レーザ装置全体の幅を薄く、軽くでき、これによって例えば、該半導体レーザ装置を光ディスク装置の光ピックアップに適用した場合に、応答性が良くなってアクセス時間を短縮できる。また、該半導体レーザ装置においては、開口された保護キャップ内の素子に保護層を形成しているため、それらの素子が湿度等によって劣化してしまうことが防止される。
【0037】
また、リード端子をフレキシブル基板で構成したこによって半導体レーザ装置の厚みを薄くすることができ、それにより、半導体レーザ装置の軽量化をはかることができる。さらに、装置の軽量化により、該半導体レーザ装置を光ピックアップに適用したときに、アクセス時間を短縮できる利点が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の実施例に係る図であり、半導体レーザ装置の構成を示す図である。
【図2】同半導体レーザ装置を適用した、光ディスク装置の光ピックアップの構成を示す図である。
【図3】請求項2の実施例に係る図であり、半導体レーザ装置の要部の構成を示す図である。
【図4】この発明の他の実施例の半導体レーザ装置の構成を示す図である。
【図5】従来の半導体レーザ装置の構成を示す図である。
【図6】同従来の半導体レーザ装置を適用した光ディスク装置の光ピックアップの構成を示す図である。
【符号の説明】
1,21,31 レーザチップ(半導体レーザ素子)
2,22,32 光出力検出部
3,23,33 信号検出部
4,24,34 ホログラム素子
5,25,35 ステム
6,26,36 保護キャップ
7,27a,37a リード端子
9,29,39 金線
10,40 ガラス窓
27,37 フレキシブル基板
Claims (3)
- ステム上に、少なくとも、半導体レーザ素子、受光素子等の半導体素子を搭載し、これらの半導体素子の上方に保護キャップを配置した半導体レ−ザ装置において、
前記保護キャップの互いに対向する2側壁面を取り除いて該保護キャップを断面形状が略コの字型のブリッジ状に構成するとともに、前記半導体レーザ素子等の半導体素子を、保護層でコーティングしてな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、
前記ステムの一部を切り欠いて構成され、切り欠き部壁面にレーザチップ及び光出力検出部を固定したことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 請求項1又は2に記載の半導体レーザ装置において、
前記ステム上に搭載された半導体素子と、半導体レーザ装置の外部との信号入出力端子として、フレキシブル基板型のリード端子を備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。
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