JP4192872B2

JP4192872B2 - 光デバイス

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Publication number: JP4192872B2
Application number: JP2004269522A
Authority: JP
Inventors: 実大山
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2024-09-16
Also published as: JP2006085822A

Description

本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に対する記録及び再生を行う光ピックアップ装置に用いる光デバイスに関する。

従来、情報記録媒体として種々の光ディスクが提案されている。このような光ディスクとして、「ＣＤ」（Compact Disc）規格の光ディスクの約７倍の記録容量を有する「ＤＶＤ」（Digital Versatile Disc）規格の光ディスクは、近年急速に普及している。この「ＤＶＤ」にビデオ信号を記録したもの（「ＤＶＤ−Video」）は、大量複製が可能であり、映画等のコンテンツの配布やレンタルに使用する媒体として、「ＶＨＳ」（商標名）等のビデオテープ媒体に取って替わろうとしている。

さらに、いわゆる「ＤＶＤ−ＲＡＭ」、「ＤＶＤ−Ｒ」、「ＤＶＤ−ＲＷ」、「ＤＶＤ＋Ｒ」、「ＤＶＤ＋ＲＷ」など、ユーザが情報信号を記録することが可能な光ディスクの規格も、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）用の記録媒体やビデオレコーダ用の記録媒体として、急速に普及しつつある。

一方、「ＣＤ」に関しても、いわゆる「ＣＤ−Ｒ」など、ユーザが情報信号を記録することが可能な光ディスクの規格が広く普及している。また、高精細な映像信号に対応した「ＢＤ」（Blu-ray Disc）では、提案の当初より、ユーザが情報信号を記録することが可能な光ディスクの規格として提案されている。

このように、光ディスク装置においては、「ＤＶＤ」規格である６５０ｎｍ波長帯の光束を用いる光ディスクや、「ＣＤ」規格である７８０ｎｍ波長帯の光束を用いる光ディスクや、さらに他の波長帯の光束を用いる光ディスクのいずれについても、ユーザが情報信号を記録することが可能な機能が要求されるようになっている。

そして、光ディスク装置のキーパーツである光ピックアップ装置においては、記録可能であることを前提として、情報の記録に対応した高出力の半導体レーザが用いられ、さらに、記録再生の高速化を実現するため、半導体レーザのさらなる高出力化や、受光素子からの出力信号を処理する回路の広帯域化が求められている。

一方、光ディスク装置の用途の多様化に伴って、可搬性の高い装置が求められ、光ピックアップや、この光学ピックアップ装置を構成するキーパーツの小型軽量化が求められている。このような小型軽量化の要求に応えつつ、信頼性を確保するという観点から、光ピックアップ装置を構成するキーパーツとして、増幅演算回路を内蔵した受光素子である「ＰＤＩＣ」と半導体レーザとを一体化し、さらに、この「ＰＤＩＣ」にいくつかの光路変換素子や、光路分岐素子や、レンズ機能を備えたホログラム素子や、ミラー等を一体的として集積化した光デバイスが提案されている。

例えば、本件出願人は、図６に示すように、情報信号の記録に対応し、かつ、半導体レーザと受光素子とを一体化し集積化した光デバイスを提案している。

この光デバイスは、金属のリードフレームと樹脂筐体からなるパッケージ１０１に、「ＰＤＩＣ」１０２が搭載されており、さらに、この「ＰＤＩＣ」１０２の上面に、半導体サブマウント１０３を介して半導体レーザ１０４が搭載されて構成されている。また、「ＰＤＩＣ」１０２の上面には、光路変換ミラー１０５が載置されている。この光路変換ミラー１０５は、「ＰＤＩＣ」１０２の上面に対して４５°傾斜した反射面を半導体レーザ１０４の方向に向けて設置されている。

この光デバイスにおいて、半導体レーザ１０４から発せられた光束は、光路変換ミラー１０５の反射面により反射されて、「ＰＤＩＣ」１０２の上面に対して垂直な方向に向かい、図示しない光ピックアップ光学系により、光ディスクの情報記録面に集光して照射される。そして、光ディスクの情報記録面からの反射光１０６は、この光デバイスに対し、半導体レーザ１０４から発せられ光路変換ミラー１０５を経た出射光に対して逆方向に入射し、この光デバイスの上部に搭載されたホログラム素子１０７によって分岐され、レンズ作用を受け、「ＰＤＩＣ」１０２上面に形成された複数の受光素子１１０（Ａ０＋，Ｂ０＋，Ａ０−，Ｂ０−・・・）によって受光される。

「ＰＤＩＣ」１０２においては、受光素子１１０と同一の半導体基板上に、図示しない増幅器及び演算回路が形成されている。これら増幅器及び演算回路は、各受光素子から出力される光検出出力を増幅して演算し、再生信号や各種エラー信号を生成する。この再生信号を用いることにより光ディスクからの信号再生が可能となり、各種エラー信号を用いることにより各種のサーボ動作が可能となる。

この光デバイスは、再生専用の光ピックアップにも適用可能であり、また、半導体レーザ１０４を十分に高出力のものとして光出力を変調動作させることにより、記録動作も実行することができ、さらに、半導体レーザをさらに高出力化し「ＰＤＩＣ」１０２を広帯域化することにより、高倍速にも対応可能である。

この光デバイスは、図７に示すように、リードフレーム１０８上に「ＰＤＩＣ」１０２を取付け、この「ＰＤＩＣ」１０２上に半導体サブマウント１０３及び光路変換ミラー１０５を設置し、さらに、半導体サブマウント１０３上に半導体レーザ１０４が設置されることによって、図８に示すように、組立てられる。

この光デバイスにおいては、図９の（ａ）（正面図）及び（ｂ）（縦断面図）並びに図１０に示すように、金属板の打抜き材からなるリードフレーム１０８は、樹脂筐体１０９に一体化されて補強されており、このリードフレーム１０８の上面の金属露出部分に、「ＰＤＩＣ」１０２がダイマウントされている。「ＰＤＩＣ」１０２の上面部には、複数の受光素子１１０や増幅器及び演算回路が半導体プロセスにより形成されている。これら受光素子１１０、増幅器及び演算回路は、「ＰＤＩＣ」１０２の表面部から数μｍの深さの領域に形成されている。

また、この光デバイスにおいては、「ＰＤＩＣ」１０２の表面部が光学的及び機械的な基準面となっており、この基準面に半導体プロセスで形成されたアライメントマーク等を基準として、「ＰＤＩＣ」１０２の表面部上に半導体サブマウント１０３及び光路変換ミラー１０５が設置される。そして、半導体サブマウント１０３上には、半導体レーザ１０４が設置される。これら半導体サブマウント１０３、半導体レーザ１０４及び光路変換ミラー１０５は、数μｍ以内の位置精度で設置されている。

ここで、光ディスクからの反射光１０６のホログラム素子１０７による回折光１０６ａ，１０６ｂを用いてフォーカスエラー信号を検出する場合には、これら回折光と受光素子１１０の受光面との交点である受光点１１０ａ，１１０ｂが、半導体レーザ１０４の発光点１０４ａが光路変換ミラー１０５によって反射写像された共役点１０４ｂと、ホログラム素子１０７に対して光学的に略等距離にあるのが好ましい。これら受光点１１０ａ，１１０ｂと共役点１０４ｂとの位置関係の精度は、フォーカスエラー信号の精度に影響する。

この光デバイスにおいては、発光点１０４ａの共役点１０４ｂは、受光素子１１０の受光面（「ＰＤＩＣ」１０２の表面部）から、略１００μｍ程度潜った位置にある。そして、半導体レーザ１０４の発光点１０４ａの高さ、すなわち、受光素子１１０の受光面までの距離は、半導体サブマウント１０３の厚さで決まり、略２００μｍ乃至３００μｍ程度に設定される。これらの距離は、光学設計によって定まる値であり、光デバイスの組立上の都合によって任意に変更することはできず、また、高い精度が要求される。

そして、図１０において、発光点１０４ａは、半導体レーザ１０４における活性層にあたるいわゆる「ジャンクション部」（ストライプ部）であり、発光時の発熱部分である。また、増幅演算回路１１１は、やはり動作時の発熱部分である。半導体レーザ１０４からの熱は、半導体サブマウント１０３、「ＰＤＩＣ」１０２、リードフレーム１０８及び樹脂筐体１０９を経て、直接に、あるいは、図示しないヒートシンク等を介して、外部空間に放熱される。増幅演算回路１１１からの熱等、「ＰＤＩＣ」１０２からの熱も、リードフレーム１０８及び樹脂筐体１０９を経て、外部空間に放熱される。

また、特許文献１には、図１１の（ａ）（平面図）及び（ｂ）（縦断面図）に示すように、半導体レーザ１０４を半導体サブマウント１０３を介さず「ＰＤＩＣ」１０２に取付けて構成した光デバイスが記載されている。この光デバイスにおいては、「ＰＤＩＣ」１０２そのものを異方性エッチングすることによって段差構造を形成し、光路変換ミラー１０５の反射面に相当する反射面を形成している。

この光デバイスにおいては、半導体レーザ１０４からの熱は、「ＰＤＩＣ」１０２、リードフレーム１０８、樹脂筐体１０９を経て、外部空間に放熱される。この光デバイスにおいては、前述の構成に比較して、半導体サブマウント１０３がない分だけ、熱伝導経路における構成部品が一つ少なくなっている。しかし、この光デバイスにおいては、半導体レーザ１０４と「ＰＤＩＣ」１０２という発熱体同士が直接接して配置されており、相互に熱的な影響を与えやすい虞れがある。

特許文献２には、図１２に示すように、ホログラム素子１０７を用いることなく、光路変換ミラー１０５の底部に受光素子１１０を配置し、光ディスクからの反射光を光路変換ミラー１０５を透過させて受光するようにした光デバイスが記載されている。

この光デバイスでは、半導体レーザ１０４からの熱は、金属製のサブマウント１０３、「ＰＤＩＣ」１０２及び図示しない樹脂筐体１０９を経て、外部空間に放熱される。この熱伝導経路は、前述した光デバイスにおけるものと同様である。

そして、特許文献３には、図１３に示すように、半導体レーザ１０４からの熱を半導体サブマウント１０３を経て直接樹脂筐体１０９に伝導させる構造として、熱抵抗の増大を抑制した光デバイスが記載されている。

この光デバイスの構成は、基本的には図１２に示したものと同様であるが、この光デバイスは、受光機能を集積しないものであり、半導体レーザ１０４と受光素子との位置関係の制約がないことによって、熱伝導に関与する構成部品を減少させることができている。すなわち、この光デバイスにおいて、このまま受光素子を配置することはできない。

非特許文献１には、図１４に示すように、リードフレーム１０８の下面部、すなわち、光ディスク側の反対側の面に、半導体サプマウント１０３を介して半導体レーザ１０４を配置した光デバイスが記載されている。この光デバイスにおいては、半導体レーザ１０４から出射された光は、リードフレーム１０８の下面部に設置された光路変換ミラー１０５により反射され、リードフレーム１０８に設けられた透孔を介して光ディスク側に出射される。この光デバイスにおいては、「ＰＤＩＣ」１０２は、リードフレーム１０８上面部に設置されており、この「ＰＤＩＣ」１０２の上面部に受光素子１１０が形成されている。

この光デバイスにおいても、半導体レーザ１０４からの熱は、半導体サブマウント１０３及びリードフレーム１０８を経て、直接樹脂筐体１０９に伝導される。また、「ＰＤＩＣ」１０２からの熱は、「ＰＤＩＣ」１０２の半導体基板を経由して、リードフレーム１０８に伝導される。

この光デバイスにおいて、半導体レーザ１０４及び受光素子１１０の位置関係は、高さ方向については、半導体サブマウント１０３の厚さ、リードフレーム１０８の厚さ、「ＰＤＩＣ」１０２の基板厚、光路変換ミラー１０５の前後位置等の複合によって定まり、誤差はこれらの誤差を累積したものとなる。
特開２０００−１９６１７６公報特開平１０−２５５３１２号公報特開２００２−３２９９１８公報ＩＳＯＭ２００２講演会予稿集（２００２／１２／０２）

前述したような光デバイスにおいては、半導体レーザの発光点と受光素子との位置関係を高精度に維持することが重要である。

また、これら光デバイスにおいては、特に、記録動作に用いる高出力半導体レーザ及び高倍速に対応可能な増幅演算回路を内蔵した「ＰＤＩＣ」を備えた場合には、これら半導体レーザや「ＰＤＩＣ」等の発熱体の温度上昇が問題となる。具体的には、温度上昇が抑えられないと、半導体レーザにおいては、特性の劣化や出力上限値の低下が生じ、また、「ＰＤＩＣ」においては、出力信号のオフセット変動等の不具合が生ずる虞れがある。

したがって、これら光デバイスにおいては、光デバイスの内部及び光デバイスから外部ヘの熱伝導効率を改善する必要があり、発熱部分からの熱伝導の経路となる部品要素の削減や、伝導距離（厚さ）の低減、熱伝導の良好な材質ヘの変更などが求められる。

図１１に示した光デバイスにおいては、半導体レーザ１０４の発光点と受光素子１１０との位置関係を高精度に維持することはできそうであるが、半導体レーザ１０４と「ＰＤＩＣ」１０２という発熱体同士が直接接して配置されているため、相互に熱的な影響を与えやすいという問題がある。

図１２に示した光デバイスにおいては、サブマウント１０３の材質が金属であることで、熱伝導効率が改善される可能性があるが、熱伝導経路としては、半導体レーザ１０４、サブマウント１０３、「ＰＤＩＣ」１０２及び樹脂筐体１０９を経て外部空間に放熱されるものであり、十分な熱伝導効率が得られない虞れがある。

また、この光デバイスにおいては、半導体レーザの発光点と受光素子との位置関係は、高さ方向については、サブマウント１０３の厚さ及び光路変換ミラー１０５の前後位置等の複合によって定まるので、μｍ単位の精度を必要とする光デバイスにおいては、十分な精度を確保することが困難となる虞れがある。

図１３に示した光デバイスにおいては、半導体レーザ１０４からの熱を半導体サブマウント１０３から直接樹脂筐体１０９に伝導させる構造としているが、受光機能を集積しないことを前提とした構成なので、この構成を受光素子等を一体化した集積デバイスに適用することはできない。

図１４に示した光デバイスにおいては、半導体レーザ１０４からの熱を半導体サブマウント１０３から直接樹脂筐体１０９に伝導させる構造としているが、半導体サブマウント１０３における熱伝導率が不十分であると、十分な放熱が行われない。また、「ＰＤＩＣ」１０２からの熱は、「ＰＤＩＣ」１０２の半導体基板を経由してリードフレーム１０８に伝導されるため、半導体基板における熱伝導率が不十分であると、十分な放熱が行われない。

さらに、この光デバイスにおいては、半導体レーザの発光点と受光素子との位置関係は、高さ方向については、半導体サブマウント１０３の厚さ、リードフレーム１０８の厚さ、「ＰＤＩＣ」１０２の基板の厚さ、光路変換ミラー１０５の前後位置等の複合によって定まり、誤差はこれらの誤差を累積したものとなるため、μｍ単位の精度を必要とする光デバイスにおいては、十分な精度を確保できないという問題がある。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みてなされたものであり、半導体レーザ及び受光素子基板を一体的に集積化した光デバイスにおいて、特に、記録動作に用いる高出力半導体レーザ及び高倍速に対応可能な増幅演算回路を内蔵した受光素子（ＰＤＩＣ）を備えた場合であっても、これら発熱源における発熱を効率よく放熱することができ、また、半導体レーザ及び受光素子の位置関係を容易に高精度に維持することができるようになされた光デバイスを提供することを目的とする。

本発明は、前述の実情に鑑みて提案されたものであって、半導体レーザ及び受光素子基板を一体的に集積化した光デバイスであって、特に、記録動作に用いる高出力半導体レーザ及び高倍速に対応可能な増幅演算回路を内蔵した受光素子（ＰＤＩＣ）を備えた場合であっても、これら発熱源における発熱を効率よく放熱することができ、また、半導体レーザ及び受光素子の位置関係を容易に高精度に維持することができるようになされた光デバイスを提供するものである。

また、本発明は、従来の光デバイスに対してその構造や光学設計において大きく変更することなく、また、部品構成や設備も大きく変更することのない光デバイスを提供することによって、光デバイスの製造の容易化も達成するものである。

したがって、本発明に係る光デバイスは、以下の構成のいずれかを有するものである。

〔構成１〕
半導体レーザと、この半導体レーザから発せられた光束を反射して光路を変換する光路変換ミラーと、半導体レーザから発せられ光路変換ミラーを経た出射光に対して逆方向に入射する入射光を受光する受光素子が表面部に形成された受光素子基板と、受光素子からの光検出出力信号が供給される回路パターンが形成された配線基板とを備え、半導体レーザは、活性層側の面を配線基板の表面部に当接させて配置され、この配線基板に設けられた開口部の方向に光束を出射し、受光素子基板は、受光素子の受光面が設けられた側の面を配線基板の裏面部に当接させて配置され、この配線基板に設けられた開口部内に該受光面を位置させており、光路変換ミラーは、受光素子基板の受光素子の受光面が設けられた側の面に設置されて、配線基板に設けられた開口部内に位置しており、半導体レーザの発光点から受光素子の受光面が設けられた側の面までの距離が、配線基板の厚さによって規制されていることを特徴とする。

〔構成２〕
半導体レーザと、この半導体レーザから発せられた光束を反射して光路を変換する光路変換ミラーと、半導体レーザから発せられ光路変換ミラーを経た出射光に対して逆方向に入射する入射光を受光する受光素子が表面部に形成された受光素子基板と、受光素子からの光検出出力信号が供給される回路パターンが形成された配線基板とを備え、半導体レーザは、活性層側の面を配線基板の表面部上に配置されたマウント部材に当接させて配置され、配線基板に設けられた開口部の方向に光束を出射し、受光素子基板は、受光素子の受光面が設けられた側の面を配線基板の裏面部に当接させて配置され、この配線基板に設けられた開口部内に該受光面を位置させており、光路変換ミラーは、受光素子基板の受光素子の受光面が設けられた側の面に設置されて、配線基板に設けられた開口部内に位置しており、半導体レーザの発光点から受光素子の受光面が設けられた側の面までの距離が、配線基板の厚さ及びマウント部材の厚さの合計によって規制されていることを特徴とする。

〔構成３〕
構成１、または、構成２を有する光デバイスにおいて、配線基板は、絶縁体、または、絶縁加工を施した金属板の表面に複数の電極をパターニングした平面基板、あるいは、金属平板を打ち抜き加工によって電気的に分離された複数の部分に分割して構成したものであることを特徴とする。

〔構成４〕
構成１乃至構成３のいずれか一を有する光デバイスにおいて、配線基板は、両面において電気配線が可能となされ、受光素子基板の表面に形成された各電極部に対向する箇所にこれら電極部に対応する電極部を有しており、圧接加熱加工により、受光素子基板の各電極部に対応する各電極部が接続されていることを特徴とする。

〔構成５〕
構成１乃至構成４のいずれか一を有する光デバイスにおいて、配線基板は、半導体レーザが配置される部分と、回路パターンが形成された部分とが、別体の金属部材として分離されて構成され、これら各部分が、熱的に略分離された構造となっていることを特徴とする。

本発明に係る光デバイスにおいては、半導体レーザは、活性層側の面を配線基板の表面部に当接させて配置され、この配線基板に設けられた開口部の方向に光束を出射し、受光素子基板は、受光素子の受光面が設けられた側の面を配線基板の裏面部に当接させて配置され、この配線基板に設けられた開口部内に該受光面を位置させており、光路変換ミラーは、受光素子基板の受光素子の受光面が設けられた側の面に設置されて、配線基板に設けられた開口部内に位置しており、半導体レーザの発光点から受光素子の受光面が設けられた側の面までの距離が、配線基板の厚さによって規制されている。

したがって、この光デバイスにおいては、半導体レーザからの熱は、配線基板に直接伝導され、また、受光素子基板において受光素子の受光面が設けられた側の面からの熱は、配線基板に直接伝導される。そして、これら半導体レーザの発光点から受光素子の受光面が設けられた側の面までの距離は、配線基板の厚さによって規制される。

あるいは、本発明に係る光デバイスにおいては、半導体レーザは、活性層側の面を配線基板の表面部上に配置されたマウント部材に当接させて配置され、この配線基板に設けられた開口部の方向に光束を出射し、受光素子基板は、受光素子の受光面が設けられた側の面を配線基板の裏面部に当接させて配置され、この配線基板に設けられた開口部内に該受光面を位置させており、光路変換ミラーは、受光素子基板の受光素子の受光面が設けられた側の面に設置されて、配線基板に設けられた開口部内に位置しており、半導体レーザの発光点から受光素子の受光面が設けられた側の面までの距離が、配線基板の厚さ及びマウント部材の厚さの合計によって規制されている。

したがって、この光デバイスにおいては、半導体レーザからの熱は、配線基板にマウント部材を介して伝導され、また、受光素子基板において受光素子の受光面が設けられた側の面からの熱は、配線基板に直接伝導される。そして、これら半導体レーザの発光点から受光素子の受光面が設けられた側の面までの距離は、配線基板の厚さ及びマウント部材の厚さの合計によって規制される。

すなわち、本発明は、半導体レーザ及び受光素子基板を一体的に集積化した光デバイスであって、特に、記録動作に用いる高出力半導体レーザ及び高倍速に対応可能な増幅演算回路を内蔵した受光素子（ＰＤＩＣ）を備えた場合であっても、これら発熱源における発熱を効率よく放熱することができ、また、半導体レーザ及び受光素子の位置関係を容易に高精度に維持することができるようになされた光デバイスを提供することができるものである。

また、本発明は、従来の光デバイスに対してその構造や光学設計において大きく変更することなく、また、部品構成や設備も大きく変更することのない光デバイスを提供することによって、光デバイスの製造の容易化を達成することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

〔第１の実施の形態〕
この実施の形態は、本発明に係る光デバイスを、光学ピックアップ装置の要部として用いたものである。

図１は、本実施形態における光デバイスを用いた光学ピックアップ装置の要部の構成を示す斜視図である。

この光デバイスは、図１に示すように、金属からなる配線基板であるリードフレーム１と樹脂筐体２からなるパッケージ３内に、増幅演算回路を内蔵した受光素子である「ＰＤＩＣ」４が搭載されている。この「ＰＤＩＣ」４は、リードフレーム１の下面部（裏面部）に、このリードフレーム１に上面部を当接させて設置されている。そして、この「ＰＤＩＣ」４は、上面部に設けられた複数の受光素子４ａを、リードフレーム１に設けられた開口部１ａを介して、上方側に望ませている。

なお、リードフレーム１としては、絶縁体、または、絶縁加工を施した金属板の表面に複数の電極をパターニングした平面基板、あるいは、金属平板を打ち抜き加工によって電気的に分離された複数の部分に分割して構成したものを用いることができる。

そして、リードフレーム１の上面部（表面部）には、開口部１ａの近傍に位置して、半導体レーザ５が搭載されている。また、「ＰＤＩＣ」４の上面には、リードフレーム１の開口部１ａ内に位置して、光路変換ミラー６が載置されている。この光路変換ミラー６は、「ＰＤＩＣ」４の上面に対して４５°傾斜した反射面を半導体レーザ５の方向に向けて設置されている。

この光デバイスにおいて、半導体レーザ５から発せられた光束は、光路変換ミラー６の反射面により反射されて、「ＰＤＩＣ」４の上面に対して垂直な方向に向かい、回折格子７を経て、図示しない光ピックアップ光学系により、光ディスクの情報記録面に集光して照射される。

そして、光ディスクの情報記録面からの反射光８は、この光デバイスに対し、半導体レーザ５から発せられ光路変換ミラー６を経た出射光に対して逆方向に入射し、この光デバイスの上部に搭載されたホログラム素子９によって分岐され、レンズ作用を受け、開口部１ａ内に入射して、「ＰＤＩＣ」４の上面部に形成された複数の受光素子４ａによって受光される。

「ＰＤＩＣ」４においては、受光素子４ａと同一の半導体基板上に、図示しない増幅器及び演算回路が形成されている。これら増幅器及び演算回路は、各受光素子４ａから出力される光検出出力を増幅して演算し、再生信号や各種エラー信号を生成する。この再生信号を用いることにより光ディスクからの信号再生が可能となり、各種エラー信号を用いることにより各種のサーボ動作が可能となる。

この光デバイスは、再生専用の光ピックアップにも適用可能であり、また、半導体レーザ５を十分に高出力のものとして光出力を変調動作させることにより、記録動作も実行することができ、さらに、半導体レーザをさらに高出力化し「ＰＤＩＣ」４を広帯域化することにより、高倍速にも対応可能である。

図２は、この光デバイスの構成を示す分解斜視図である。

図３は、この光デバイスの構成を示す斜視図である。

この光デバイスは、図２に示すように、リードフレーム１の下面部に「ＰＤＩＣ」４を取付け、この「ＰＤＩＣ」４上に光路変換ミラー６を設置するとともに、リードフレーム１の上面部に半導体レーザ５を設置することによって、図３に示すように、組立てられる。

図４は、この光デバイスの構成を示す正面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。

この光デバイスにおいては、図４中の（ａ）及び（ｂ）に示すように、金属板の打抜き材からなるリードフレーム１は、樹脂筐体２に一体化されて補強されており、このリードフレーム１の下面部の金属露出部分に、「ＰＤＩＣ」４がダイマウントされている。「ＰＤＩＣ」４上の受光素子４ａ及び光路変換ミラー６が搭載される領域は、リードフレーム１の開口部１ａを介して、上方側に露出されている。

「ＰＤＩＣ」４の上面部に形成されている複数の受光素子４ａ、増幅器及び演算回路は、半導体プロセスにより形成されている。これら受光素子４ａ、増幅器及び演算回路は、「ＰＤＩＣ」４の表面部から数μｍの深さの領域に形成されている。なお、増幅器及び演算回路は、リードフレーム１の上方側に露出されている必要はなく、開口部１ａの外側に位置していてもよい。すなわち、増幅器及び演算回路が形成された領域は、リードフレーム１に直接接触させて配置することが可能である。

また、この光デバイスにおいては、「ＰＤＩＣ」４の表面部が光学的及び機械的な基準面となっており、この基準面に半導体プロセスで形成されたアライメントマーク等を基準として、「ＰＤＩＣ」４の表面部上にリードフレーム１及び光路変換ミラー６が設置される。そして、リードフレーム１の上面部には、半導体レーザ５が設置される。これらリードフレーム１、半導体レーザ５及び光路変換ミラー６は、「ＰＤＩＣ」４を基準として、数μｍ以内の位置精度で設置されている。半導体レーザ５は、直接リードフレーム１に搭載される構造となっており、かつ、活性層側の面（ジャンクション面、または、ストライプ面ともいう。）の側が、リードフレーム１に当接されている。そのため、「ＰＤＩＣ」４に対する半導体レーザ５の発光点の位置（高さ）は、リードフレーム１の厚さによって決定される。

ここで、光ディスクからの反射光８のホログラム素子９による回折光８ａ，８ｂを用いてフォーカスエラー信号を検出する場合には、これら回折光８ａ，８ｂと受光素子４ａの受光面との交点である受光点１０ａ，１０ｂが、半導体レーザ５の発光点５ａが光路変換ミラー６によって反射写像された共役点５ｂと、ホログラム素子９に対して光学的に略等距離にあるのが好ましい。これら受光点１０ａ，１０ｂと共役点５ｂとの位置関係の精度は、フォーカスエラー信号の精度に影響する。

この光デバイスにおいては、発光点５ａの共役点５ｂは、受光素子４ａの受光面（「ＰＤＩＣ」４の表面部）から、略１００μｍ程度潜った位置にある。そして、半導体レーザ５の発光点５ａの高さ、すなわち、受光素子４ａの受光面までの距離は、リードフレーム１の厚さで決まり、略２００μｍ乃至３００μｍ程度に設定される。これらの距離は、光学設計によって定まる値であり、光デバイスの組立上の都合によって任意に変更することはできず、また、高い精度が要求される。リードフレーム１の板厚は、通常、略２００μｍ乃至３００μｍとするのが標準的であることから、部品製造やコストの観点からも、全く問題なくこの光デバイスを製造することができる。

そして、半導体レーザ５の発光点５ａの高さ位置は、±２μｍ程度の精度に管理するのが望ましい。この光デバイスにおいては、リードフレーム１の厚さの精度を管理すること、または、リードフレーム１における半導体レーザ５の設置個所をプレス加工、あるいは、研磨加工することにより、半導体レーザ５の発光点５ａの高さ位置の精度を±２μｍ程度に維持することができる。

また、このような半導体レーザ５の発光点５ａの高さ位置の精度を維持するためには、リードフレーム１の材料は、加工精度や熱膨張率等を考慮すると、銅、アルミニウム、鉄、メタライズしたセラミック等とすることが望ましい。

図５は、この光デバイスの構成を一部を破断して示す側面図である。

この光デバイスにおいては、図５に示すように、半導体レーザ５の発光点５ａは、半導体レーザ５における活性層にあたるいわゆる「ジャンクション部」（ストライプ部）であり、発光時の発熱部分である。また、増幅演算回路１１は、やはり動作時の発熱部分である。これら発熱部分は、リードフレーム１に直接、最短距離で接触されている。したがって、半導体レーザ５からの熱は、リードフレーム１及び樹脂筐体２を経て、直接に、あるいは、図示しないヒートシンク等を介して、外部空間に放熱される。また、増幅演算回路１１からの熱等、「ＰＤＩＣ」４からの熱も、リードフレーム１及び樹脂筐体２を経て、外部空間に放熱される。

〔第２の実施の形態〕
本発明に係る光デバイスは、前述した実施形態に限定されず、前述の実施形態において、半導体レーザ５とリードフレーム１との間に、マウント部材を介在させて構成してもよい。

この場合、半導体レーザ５は、活性層側の面をリードフレーム１の上面部（表面部）上に配置されたマウント部材に当接させて配置される。この光デバイスにおいては、半導体レーザ５の発光点５ａから「ＰＤＩＣ」４の上面部までの距離は、リードフレーム１の厚さ及びマウント部材の厚さの合計によって規制される。

〔第３の実施の形態〕
また、本発明に係る光デバイスにおいて、リードフレーム１は、両面において電気配線が可能となされ、受光素子が形成された領域の表面に形成された各電極部に対向する箇所にこれら電極部に対応する電極部を有するものとしてもよい。これら各電極部同士は、圧接加熱加工によって接続することができる。

さらに、この光デバイスにおいて、リードフレーム１は、半導体レーザ５が配置される部分と、増幅演算回路１１をなす回路パターンが形成された部分とが、別体の金属部材として分離されて構成され、これら各部分が、熱的に略分離された構造となっているものとしてもよい。

〔各実施形態における効果〕
前述した各実施形態における光デバイスは、従来の光デバイスの生産設備や部品を最大限に活用して製造することができる。例えば、リードフレーム１、樹脂筐体２も及びホログラム素子９などは、若干の寸法変更や開口部の形状を変更するのみで、従来の光デバイスと外形を等しくしたまま、製造することが可能である。

また、本発明に係る光デバイスは、前述の各実施形態においては、光ディスク用の光ピックアップ装置の要部として用いることを想定して説明しているが、この光デバイスは、光通信や情報記録再生など、発光及び受光機能を備えた光デバイスを用い得る他の装置においても有用であり、特に、高出力の光源及び広帯域の信号処理を必要とする場合に顕著な効果を発揮するものである。

本実施形態における光デバイスを用いた光学ピックアップ装置の要部の構成を示す斜視図である。前記光デバイスの構成を示す分解斜視図である。前記光デバイスの構成を示す斜視図である。前記光デバイスの構成を示す正面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。前記光デバイスの構成を一部を破断して示す側面図である。従来の光デバイスを用いた光学ピックアップ装置の要部の構成を示す斜視図である。前記従来の光デバイスの構成を示す分解斜視図である。前記従来の光デバイスの構成を示す斜視図である。前記従来の光デバイスの構成を示す正面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。前記従来の光デバイスの構成を一部を破断して示す側面図である。従来の光デバイスの構成の他の例を示す平面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。従来の光デバイスの構成のさらに他の例を示す斜視図である。従来の光デバイスの構成のさらに他の例を示す縦断面図である。従来の光デバイスの構成のさらに他の例を示す縦断面図である。

符号の説明

１リードフレーム
２樹脂筐体
４「ＰＤＩＣ」
４ａ受光素子
１１演算増幅回路
５半導体レーザ
５ａ発光点
５ｂ共役点
６光路変換ミラー
８反射光
８ａ，８ｂ回折光
９ホログラム素子
１０ａ，１０ｂ受光点

Claims

半導体レーザと、
前記半導体レーザから発せられた光束を反射して光路を変換する光路変換ミラーと、
前記半導体レーザから発せられ前記光路変換ミラーを経た出射光に対して逆方向に入射する入射光を受光する受光素子が表面部に形成された受光素子基板と、
前記受光素子からの光検出出力信号が供給される回路パターンが形成された配線基板と
を備え、
前記半導体レーザは、活性層側の面を前記配線基板の表面部に当接させて配置され、この配線基板に設けられた開口部の方向に光束を出射し、
前記受光素子基板は、前記受光素子の受光面が設けられた側の面を前記配線基板の裏面部に当接させて配置され、この配線基板に設けられた前記開口部内に該受光面を位置させており、
前記光路変換ミラーは、前記受光素子基板の前記受光素子の受光面が設けられた側の面に設置されて、前記配線基板に設けられた前記開口部内に位置しており、
前記半導体レーザの発光点から前記受光素子の受光面が設けられた側の面までの距離が、前記配線基板の厚さによって規制されている
ことを特徴とする光デバイス。
半導体レーザと、
前記半導体レーザから発せられた光束を反射して光路を変換する光路変換ミラーと、
前記半導体レーザから発せられ前記光路変換ミラーを経た出射光に対して逆方向に入射する入射光を受光する受光素子が表面部に形成された受光素子基板と、
前記受光素子からの光検出出力信号が供給される回路パターンが形成された配線基板と
を備え、
前記半導体レーザは、活性層側の面を前記配線基板の表面部上に配置されたマウント部材に当接させて配置され、前記配線基板に設けられた開口部の方向に光束を出射し、
前記受光素子基板は、前記受光素子の受光面が設けられた側の面を前記配線基板の裏面部に当接させて配置され、この配線基板に設けられた前記開口部内に該受光面を位置させており、
前記光路変換ミラーは、前記受光素子基板の前記受光素子の受光面が設けられた側の面に設置されて、前記配線基板に設けられた前記開口部内に位置しており、
前記半導体レーザの発光点から前記受光素子の受光面が設けられた側の面までの距離が、前記配線基板の厚さ及び前記マウント部材の厚さの合計によって規制されている
ことを特徴とする光デバイス。
前記配線基板は、絶縁体、または、絶縁加工を施した金属板の表面に複数の電極をパターニングした平面基板、あるいは、金属平板を打ち抜き加工によって電気的に分離された複数の部分に分割して構成したものである
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の光デバイス。
前記配線基板は、両面において電気配線が可能となされ、前記受光素子基板の表面に形成された各電極部に対向する箇所にこれら電極部に対応する電極部を有しており、圧接加熱加工により、前記受光素子基板の各電極部に対応する各電極部が接続されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の光デバイス。
前記配線基板は、前記半導体レーザが配置される部分と、前記回路パターンが形成された部分とが、別体の金属部材として分離されて構成され、これら各部分が、熱的に略分離された構造となっている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の光デバイス。