KR20060004690A - 반도체 레이저 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 반도체 레이저 장치는 반도체 레이저를 포함하는 기구부와, 기구부를 보유하고, 기구부에 있어서 발생하는 열을 방열하는 제 1 프레임과, 기구부를 제어하는 제어부와, 제어부를 보유하고, 제어부에 있어서 발생하는 열을 방열하는 제 2 프레임과, 제 1 프레임과 제 2 프레임을 단열적으로 결합하는 결합부를 구비한다.

반도체 레이저, 광디스크, 방열시트, 발열량, 비디오 카메라

Description

반도체 레이저 장치{Semiconductor laser device}

본 발명은 반도체 레이저 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 레이저를 포함하는 기구부에서 발생하는 열을 방열하는 프레임과, 기구부를 제어하는 제어부에서 발생하는 열을 방열하는 프레임이 단열적으로 결합되는 반도체 레이저 장치에 관한 것이다.

최근, 반도체 레이저로서 청색 반도체 레이저를 사용함과 동시에, 0.85라는 높은 NA의 대물렌즈를 사용하여, 상변화형 광디스크(phase transition type optical disk)를 보다 고밀도로 하기 위한 기술이 개발되어 있다.

이러한 기술에 의해, 광디스크의 직경이 5cm 정도로 작아도, 광디스크의 용량은 3 내지 4GB로 되어, 대용량의 광디스크를 실현할 수 있다.

이 광디스크에 MPEG2 등의 압축기술을 적용함으로써, 종래의 테이프와 동등한 화질로, 동등한 시간 촬영 가능한 본격적인 광디스크·비디오 카메라를 실현할 수 있다.

광디스크·비디오 카메라에서는 광디스크에 대하여 랜덤 액세스가 가능하기 때문에, 종래의 테이프를 사용한 비디오 카메라와 달리, 되감기가 불필요해지고, 사용자는 되감기를 기다릴 필요가 없다. 또한, 광디스크·비디오 카메라에서는 사 용자는 섬네일 영상(thumbnail video)을 선택함으로써, 소망의 영상을 즉시 재생할 수 있다. 또한, 광디스크·비디오 카메라는 JPEG 압축한 정지 화상을 동일한 광디스크에 수납할 수 있다. 이와 같이, 광디스크·비디오·카메라는 사용자에게 있어서 편리하고 쾌적한 비디오 카메라로서, 실용화의 기대가 높아지고 있다.

그러나, 광디스크·비디오 카메라 등의 광디스크 장치에 사용되는 반도체 레이저는 일반적으로, 다른 집적회로{IC(Integrated Circuit)} 및 전자부품에 비하여 용적당 발열량이 크다.

한편으로, 반도체 레이저의 동작이 보증된 동작 보증 온도의 상한은 60℃ 내지 70℃로 낮고, 또한, 반도체 레이저를 동작시키는 동작 온도는 동작 보증 온도 내에 있어도, 동작 온도가 높을수록 반도체 레이저의 수명이 짧아지는 경향이 있다.

따라서, 광디스크 장치의 소비전력을 저감시키거나, 광디스크 장치의 방열기구를 개선함으로써, 광헤드에 탑재하는 반도체 레이저의 동작 온도를 저감시키는 것이 강하게 요구되고 있다.

이 때문에, 종래부터, 광디스크 장치에 관하여, 반도체 레이저 및 그 주변부품을 중심으로 다양한 제안이 이루어져 있다. 기본적으로, 반도체 레이저의 동작 온도의 상승을 억제하기 위해서는, 소비전력의 저감, 및, 방열기구의 개선과 같은 2개의 접근 방법이 생각된다.

여기에서는 방열기구의 개선에 관한 3개의 예에 관해서 설명한다.

일본 공개특허공보 제(평)11-112923호에는 그 하나의 예로서, 광디스크 장치 의 주위를 방열하기 쉬운 프레임으로 둘러싸고, 그것을 방열핀이 붙은 프레임에 고정하고, 카메라 속에 장착하여, 광디스크 장치의 방열을 개선하는 구성이 기재되어 있다. 이 프레임은 탄성재(elastic material)로 이루어지고, 광디스크 장치를 진동으로부터 보호하는 역할도 하고 있다.

또한, 일본 공개특허공보 2001-338460호에는 다른 예로서, 반도체 레이저를 냉각하기 위해서, 광헤드에 탑재된 반도체 레이저에 있어서 발생하는 열을 외부로 수송하고, 외부로 수송한 열을 펠티에(Peltier) 소자와 쿨링 팬(cooling fan)으로 냉각하는 구성이 기재되어 있다. 이 구성에서는 또한, 광헤드를 탑재한 기구부와 회로기판(회로부)으로 분리되어 있고, 기구부와 회로기판의 사이에 단열재가 배치되어 있다. 이 단열재에 의해서, 회로부에서 발생한 열이 기구부로 전달되는 것을 막고 있다.

또한, 일본 공개특허공보 2002-15561호에는 또한 다른 예로서, 광디스크 장치의 방열을 개선하기 위해서, 광디스크 장치의 기구부와 회로부의 사이에, 열전도율이 높은 방열판을 배치하고, 기구부와 방열판의 사이에 공기층을 형성하는 구성이 기재되어 있다. 이 구성에 의해, 회로부에서 발생한 열은 기구부로 전달되지 않고서, 방열판을 통하여 방열되어, 반도체 레이저가 설치된 기구부의 온도가 상승되는 것을 방지한다.

그렇지만, 광디스크 장치를 소형화하여, 그 광디스크 장치를 장착한 비디오 카메라도 소형화하는 경우, 즉, 소형 휴대용 비디오 카메라 또는 모바일 비디오 카메라를 제조하는 경우, 3개의 예의 어느 것이나 이하에 제시하는 것과 같은 문제가 있다.

일본 공개특허공보 제(평)11-112923호에서는 프레임이 광디스크 장치의 주위를 둘러싸기 때문에, 프레임의 크기가, 비교적 커진다.

또한, 일본 공개특허공보 2001-338460호에서 사용하고 있는 펠티에 소자는 냉각하기 위한 전력 소비가 비교적 크다. 또한, 펠티에 소자에서 소비한 전력에 따라서 냉각면의 반대면이 발열한다. 또한, 쿨링 팬도 전력을 소비한다. 따라서, 이들을 소형 휴대용 비디오 카메라에 적용하면, 비디오 카메라 전체의 온도 상승이 커진다. 또한, 냉각을 위해 펠티에 소자 및 쿨링 팬을 구동하면, 전력 소비의 증대에 기인하여 전지의 지속시간이 저하된다.

단, 일본 공개특허공보 2001-338460호에 있어서, 기구부와 회로부의 사이에 배치된 단열재는, 회로부에서 발생한 열을 기구부에 직접적으로 전달하지 않기 때문에 유효하다고 생각된다.

그렇지만, 이 구성에서는 광디스크 장치 내의 기구부 근방의 공기가, 회로부 근방의 공기와 교류한다. 또한, 광디스크 장치 전체를 둘러싸는 톱커버 및 보텀커버에 의해서 기구부와 회로부가 열적으로 결합되는 구조로 되어 있다.

따라서, 이 광디스크 장치에 있어서, 회로부에서 발생한 열의 기구부로의 전달은 단열재에 의해서 일시적으로 차단되지만, 이 광디스크 장치를 장시간 사용하는 경우, 공기의 교류 및 기구부와 회로부의 열적인 결합에 의해서, 기구부와 회로부를 둘러싸는 2개의 커버 내의 온도는 거의 동일해진다고 생각된다.

따라서, 일본 공개특허공보 2001-338460호에서는 온도가 포화하기까지의 시 간은 연장되지만, 포화할 때의 온도는 단열재의 유무에 의해서 변화하지 않는다고 예측된다. 즉, 반도체 레이저의 주위의 온도 상승의 억제라는 관점에서, 일본 공개특허공보 2001-338460호의 단열재는, 광디스크 장치를 단시간 사용하는 경우에는 효과적이지만, 장시간 사용하는 경우에는 그 효과는 작다고 생각된다.

또한, 일본 공개특허공보 2002-15561호와 같이, 기구부와 회로부의 사이에 열전도율이 높은 방열판을 배치하고, 그 방열판을 퍼스널 컴퓨터의 케이스에 직접 장착시키는 경우에는, 그 방열 효과는 크다고 생각된다. 그렇지만, 기구부와 회로부는 방열판을 통하여 열적으로 결합되어 있기 때문에, 기구부의 발열량이 회로부의 발열량보다 작고, 기구부의 온도 상승이 회로부의 온도 상승보다 작은 경우에는, 회로부에서 발생한 열은 기구부로 전달하여, 기구부의 온도가 상승한다.

상술한 바와 같이, 종래의 방열기구에서는 반도체 레이저의 온도의 상승을 막는 효과는 있지만, 이러한 방열기구는 소형 휴대용 기기 또는 모바일 기기에 그다지 적합하지 않다.

또한, 광디스크 장치의 반도체 레이저로서 청색 반도체 레이저를 사용하여, 광디스크 장치를 소형화하는 경우에는, 온도 상승의 문제는 보다 심각해진다.

청색 반도체 레이저는 적색 반도체 레이저와 비교하여, 원리적으로 동작시의 순방향 전압이 높고, 현상태에서는 동작 전류도 크고, 그 결과, 발열량은 상당히 크다. 따라서, 청색 반도체 레이저 자체가 적색 반도체 레이저보다도 고온으로 된다.

또한, 광디스크·비디오 카메라의 사이즈를, 테이프를 사용한 비디오 카메라 의 사이즈와 동등하게 하기 위해서, 광디스크 장치를 소형화할수록, 광디스크 장치의 표면적은 작아진다.

일반적으로, 장치의 방열 능력은 그 표면적에 거의 비례하기 때문에, 광디스크 장치의 표면적이 작을수록, 광디스크 장치의 방열 능력은 필연적으로 저하된다. 따라서, 광디스크 장치의 소비전력을 일정하게 하면, 광디스크 장치 내의 온도 상승은 보다 커진다.

이러한 상황하에 있어서, 청색 반도체 레이저의 온도를 적색 반도체 레이저의 온도와 동일한 레벨로 낮추기 위해서는, 광디스크 장치 내의 온도 상승을 적색반도체 레이저를 사용하는 경우보다도 더욱 억제할 필요가 있다. 이것이 광디스크 장치의 컴팩트화·소형화의 큰 과제의 하나로 되어 있다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 반도체 레이저의 온도가 상승되는 것을 막는 반도체 레이저 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 반도체 레이저 장치는 반도체 레이저를 포함하는 기구부와, 상기 기구부를 보유하고, 상기 기구부에서 발생하는 열을 방열하는 제 1 프레임과, 상기 기구부를 제어하는 제어부와, 상기 제어부를 보유하고, 상기 제어부에서 발생하는 열을 방열하는 제 2 프레임과, 상기 제 1 프레임과 상기 제 2 프레임을 단열적으로 결합하는 결합부를 구비한다.

본 발명의 반도체 레이저 장치에 의하면, 반도체 레이저를 포함하는 기구부에서 발생한 열을 방열하는 프레임과, 기구부를 제어하는 제어부에서 발생한 열을 방열하는 프레임이 단열적으로 결합된다. 따라서, 제어부에서 발생한 열은 기구부에 실질적으로 전달되지 않기 때문에, 기구부에 포함되는 반도체 레이저의 온도가 상승되는 것을 막을 수 있다. 이러한 반도체 레이저 장치는 퍼스널 컴퓨터 등의 주변기기 또는 비디오 카메라에 탑재하는데 적합하고, 반도체 레이저의 동작 신뢰성을 올리는 동시에, 반도체 레이저의 수명을 길게 할 수 있다.

또한, 상기 기구부와 상기 제어부를 전기적으로 접속하는 배선부를 더 구비하여도 좋다.

또한, 상기 제 1 프레임은 대기에 접하는 부분을 갖고, 상기 부분을 통하여 상기 기구부에서 발생하는 열을 방열하여도 좋다.

또한, 상기 제 2 프레임은 대기에 접하는 부분을 갖고, 상기 부분을 통하여 상기 제어부에서 발생하는 열을 방열하여도 좋다.

또한, 상기 기구부는 광디스크에 대하여, 기록 및 재생 중 적어도 한쪽을 행하는 광헤드를 포함하고, 상기 광헤드는 상기 반도체 레이저를 포함하여도 좋다.

또한, 상기 제 1 프레임의 내부의 공기와 상기 제 2 프레임의 내부의 공기가 대류하는 것을 막도록, 상기 제 1 프레임 및 상기 제 2 프레임은 구성되어 있어도 좋다.

또한, 상기 제 1 프레임 및 상기 제 2 프레임 중 적어도 한쪽은, 고열 전도재료를 포함하여도 좋다. 이로써, 프레임에 의한 방열 효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 제 1 프레임과 상기 제 2 프레임이 서로 마주보는 부분 중 적어도 일부에는, 방사 효율이 낮은 표면처리가 실시되어도 좋다. 이로써, 제어부로부터의 열이 복사에 의해서 기구부로 전달되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있기 때문에, 반도체 레이저의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 상기 제 1 프레임은 대기에 접하는 제 1 부분을 갖고, 상기 제 2 프레임은, 대기에 접하는 제 2 부분을 갖고, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 한쪽은, 방사 효율이 높은 표면처리가 실시되고 있어도 좋다. 이로써, 프레임으로부터의 대기에의 복사에 의한 방열 효율이 올라가고, 기구부의 온도 상승, 또는, 제어부의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 상기 배선부는 상기 제 1 프레임 내부의 공기와 상기 제 2 프레임 내부의 공기가 서로 유통하는 것을 막도록, 밀폐되어 있어도 좋다. 이로써, 공기 흐름에 의해서, 제어부에서 발생한 열이 기구부로 전달하는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.

또한, 상기 제 1 프레임은 대기에 접하는 부분을 갖고, 상기 부분은 상기 제 2 프레임의 일부를 덮도록 구성되어도 좋다. 이로써, 기구부의 방열이 보다 촉진되어 반도체 레이저의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 상기 제 1 프레임 및 상기 제 2 프레임은 상기 제 1 프레임과 상기 제 2 프레임의 사이에 대기가 유통하기 위한 틈(gap)이 형성되도록 배치되어도 좋다. 이로써, 2개의 프레임으로부터의 방열이 대기의 유통에 의해 촉진되기 때문에, 보다 방열 효과가 높아진다.

또한, 상기 결합부는 저열 전도도 재료를 포함하여도 좋다. 이로써, 제어부에서 발생한 열이 기구부로 전달되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있기 때문에, 반도체 레이저의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 상기 제 1 프레임과 상기 제 2 프레임의 사이에 배치된 단열부로서, 저열 전도도 재료의 단열부를 더 구비하여도 좋다. 제어부에서 발생한 열이 기구부로 전달하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있기 때문에, 반도체 레이저의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 상기 단열부와 상기 제 1 프레임의 사이, 및, 상기 단열부와 상기 제 2 프레임의 사이 중 적어도 한쪽에 틈이 구성되고, 상기 틈은 대기가 유통하도록 구성되어도 좋다. 이로써, 프레임의 방열이 보다 촉진되어 반도체 레이저의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 상기 제 1 프레임은 대기에 접하는 제 1 부분을 갖고, 상기 제 2 프레임은, 대기에 접하는 제 2 부분을 갖고, 상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 한쪽에 요철부(concavo-convex portion)가 형성되어도 좋다. 이로써, 프레임의 방열이 보다 촉진되어 반도체 레이저의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 상기 제어부의 동작 주위 온도의 상한치는 상기 반도체 레이저의 동작 주위 온도의 상한치보다 높게 설정되어 있어도 좋다. 이로써, 기구부의 온도 상승을 낮게 억제하는 동시에, 제어부의 회로 부품의 동작을 보증할 수 있다.

또한, 카메라부와, 상기 카메라부에 의해서 얻어진 영상신호에 의해서 나타나는 영상을 표시하는 표시부와, 상기 영상신호를 압축하여, 상기 광헤드를 사용하여, 상기 광디스크에 영상정보로서 기록하거나, 또는, 상기 광헤드를 사용하여, 상기 광디스크에 기록된 영상정보를 재생하고, 상기 재생한 영상정보를 신장하여 상기 표시부에 표시시키는 영상 처리회로를 더 구비하여도 좋다. 이로써, 기구부에서 발생한 열을 효율적으로 방열하여, 반도체 레이저의 온도 상승을 억제하고, 높은 신뢰로 수명이 긴 비디오 카메라 기능을 갖는 반도체 레이저 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 광디스크 장치의 모식적 단면도.

도 2는 케이스 치수와 소비전력에 의한 고(庫)내부 온도도 상승 계산 결과를 도시하는 테이블.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 광디스크 장치에 있어서의 기구부와 회로부를 보다 구체적으로 도시하는 모식적 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 광디스크 장치의 모식적 단면도.

도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 광디스크 장치의 모식적 단면도.

도 6은 본 발명의 실시예 4에 따른 광디스크 장치의 모식적 단면도.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

또, 이하의 설명에서는 반도체 레이저 장치의 구체예로서, 광디스크 장치에 관해서 설명한다. 단, 본 발명에 따른 반도체 레이저 장치는 광디스크 장치에 한정되지 않는다. 본 발명은 반도체 레이저를 포함하는 기구부에서 발생하는 열을 방열하는 프레임과, 기구부를 제어하는 제어부에서 발생하는 열을 방열하는 프레임이 단열적으로 결합되는 것이면, 임의의 반도체 레이저 장치에 적용 가능하다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 광디스크 장치(50)의 모식적 단면도이다.

광디스크 장치(50)는 반도체 레이저를 포함하는 기구부(100)와, 기구부(100)를 보유하고, 기구부(100)에 있어서 발생하는 열을 방열하는 프레임(1)과, 기구부(100)를 제어하는 회로부(200)와, 회로부(200)를 보유하고, 회로부(200)에 있어서 발생하는 열을 방열하는 프레임(2)과, 프레임(1)과 프레임(2)을 단열적으로 결합하는 결합부(4)를 구비한다.

기구부(100)는 탑재된 광디스크에 대하여 기록 및 재생 중 적어도 한쪽을 행하는 광헤드를 포함한다. 광헤드의 상세한 것은 도 3을 참조하여 후술한다.

기구부(100)는 기구부용 프레임(1)에 장착되어 있다. 이하의 설명에 있어서, 기구부용 프레임(1)을 단지, 프레임(1)이라고 부른다.

프레임(1)은 기구부(100)를 실질적으로 밀폐한 형태로 보유함과 동시에, 기구부(100)에 있어서 발생한 열을, 대기에 방열하는 방열 경로의 역할을 한다.

프레임(1)은 바람직하게는 금속 등의 고열 전도재료를 포함하고, 그 일부는 대기에 접하도록 구성되어 있다. 여기에서는 기구부(100)에 있어서 발생한 열은, 프레임(1)의 대기에 접하는 부분으로부터, 대기에 방열된다.

기구부(100)와 프레임(1) 사이의 열 전도율은 가능한 한 높은 쪽이 바람직하지만, 장착 등의 제약에 의해서, 어느 정도의 값에 제한되어 있다.

회로부(200)는 회로부용 프레임(2)에 장착되어 있다. 이하의 설명에 있어서, 회로부용 프레임(2)을 단지, 프레임(2)이라고 부른다.

회로부(200)는 기구부(100)를 제어하는 제어부의 하나의 형태이다.

프레임(2)은 회로부(200)를 실질적으로 밀폐한 형태로 보유함과 동시에, 회로부(200)에 있어서 발생한 열을, 대기에 방열하는 방열 경로의 역할을 한다.

프레임(2)은 프레임(1)과 동일하게, 바람직하게는 금속 등의 고열 전도재료를 포함하고, 그 일부는 대기에 접하도록 구성되어 있다. 여기에서는 회로부(200)에 있어서 발생한 열은, 프레임(2)의 대기에 접하는 부분으로부터, 대기에 방열된다.

회로부(200)와 프레임(2) 사이의 열전도율도, 가능한 한 높은 것이 바람직하지만, 장착 등의 제약에 의해서, 어느 정도의 값에 제한되어 있다.

프레임(1) 및/또는 프레임(2)의 재료는 기기 구성 및/또는 디자인의 형편으로, 수지성형품, 또는, 금속과 수지가 조합으로 되지 않을 수 없는 경우도 있지만, 프레임(1) 및/또는 프레임(2)은 가능한 한 열전도율이 높은 재료를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 프레임(1) 및/또는 프레임(2)의 대기에 접하는 부분에는, 복사에 의한 방열 효율을 높이기 위해서, 열의 방사율이 높아지는 것과 같은 표면처리를 실시하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 그 부분에, 흑색의 도료를 도포하거나, 흑색의 얇은 수지막을 형성하거나, 또는 금속 재료 그 자체를 산화(예: 흑색 알루마이트 가공)함으로써 열의 방사율을 높일 수 있다.

프레임(1)이 기구부(100)를 실질적으로 밀폐한 형태로 보유함과 동시에, 프레임(2)이 회로부(200)를 실질적으로 밀폐한 형태로 보유함으로써, 프레임(1) 내의 공기와 프레임(2) 내의 공기가 대류하는 것을 막도록 프레임(1) 및 프레임(2)은 구성되어 있다.

배선부(3)는 기구부(100)와 회로부(200)를 전기적으로 접속한다. 배선부(3)는 프레임(1)과 프레임(2) 사이에서 공기가 유통되지 않는 밀폐구조를 갖고 있다.

배선부(3)는 가요성(flexible) 기판으로 형성한 배선재(31)를 포함한다. 배선재(31)는 열전도에 의한 열류를 억제하도록 필요 최소한의 패턴폭 및 두께를 갖는 동시에, 특정한 신호 이외의 신호를 전송하기 위한 라인은 가능한 한 가늘게 하거나, 또는 배선 도중에 조임 등을 형성하고 있다. 특정한 신호란 예를 들면, 전원 및 접지 접속을 위한 신호 및/또는 고속신호이다.

프레임(1)과 프레임(2)은 수지 등의 저열전도 재료를 포함하는 결합부(4)에 의해서 결합되어 있다. 프레임(1)과 프레임(2) 사이에서, 결합부(4)가 설치되어 있지 않는 부분에는 수지 등의 저열전도 부재를 포함하는 단열부(5)가 설치되어 있다.

이상의 구성에 의해서, 기구부(100)에서 발생한 열과 회로부(200)에서 발생한 열은 결합부(4) 및 단열부(5)에 의해서 차단되어, 서로 전달되지 않는다.

광디스크 장치(50)에서는 기구부(100)의 온도의 상승을 억제하고, 기구부(100)에 탑재되는 반도체 레이저 주위의 온도의 상승을 최소화하여, 반도체 레이저의 온도 상승을 억제한다. 그 때문에, 광디스크의 기록 및/또는 재생에 필요 최소한 부품만을 기구부(100)에 배치하고, 나머지의 부품은 회로부(200)에 배치되어 있다. 그것에 의해서, 기구부(100)의 소비전력을 회로부(200)의 소비전력보다 작게 할 수 있다.

어떤 형태에서는 기구부(100)의 소비전력은 예를 들면 0.5W 정도로 작게 할 수 있다. 단, 이 경우, 회로부(200)의 소비전력은, 예를 들면 1.5W 정도로 커진다. 발열량은 소비전력에 비례하기 때문에, 프레임(1)과 프레임(2)의 용적을 같다고 가정하면, 프레임(2)내의 온도 Tbe는 프레임(1)내의 온도 Tbm보다 높아진다.

여기에서, 일반적인 설계로서, 기구부와 회로부를 1개의 프레임에 밀폐하는 경우를 가정하면, 그 프레임 내의 온도 Tb는 광디스크 장치(50)의 프레임(1)내의 온도 Tbm 및 프레임(2)내의 온도 Tbe와, Tbe> Tb> Tbm이라는 관계를 갖는다.

상세하게는, 광디스크 장치(50)는 2개의 프레임{즉, 프레임(1) 및 프레임(2)}을 갖고 있고, 프레임(1)내의 온도 Tbm은 가정한 1개의 프레임 내의 온도 Tb보다 낮다. 이 경우, 프레임(2)내의 온도 Tbe는 가정한 1개의 프레임 내의 온도 Tb보다 높다. 따라서, 회로부(200)에 포함되는 회로 부품의 동작 보증 온도의 상한을, 기구부(100)의 동작 보증 온도의 상한보다도 높게 설정하는 것이 필요해진다.

회로 부품에 대해서도 그 자체의 발열량에 따라서 동작 보증 온도는 다르지만, 상술한 바와 같은 설정으로 하면, 회로부(200)의 설계부하 및 비용부하가 증가하는 것보다도, 오히려, 반도체 레이저의 신뢰성이 향상되는 장점이 크다고 생각된다.

또한, 후술하는 바와 같이, 회로부(200)는 기구부(100)와 비교하여 기구적인 제약이 적고, 방진 성능도 요구되지 않는다. 따라서, 효율적으로 방열하기 위해서, 회로부(200)를 비교적 자유롭게 설계할 수 있기 때문에, 회로 부품의 동작 보 증 온도의 상한의 제약을 경감시킬 수 있거나, 또는, 불필요하게 할 수 있다.

이하에, 이 광디스크 장치(50)에 있어서의 방열기구에 관해서, 보다 상세하게 설명한다.

기구부(100)에 있어서 발생한 열은, 프레임(1)에 어느 정도 전도된다. 또한, 기구부(100)에 있어서 발생한 열은, 기구부(100) 근방의 공기를 따뜻하게 하여, 프레임(1)내의 온도 Tbm을 상승시키고, 프레임(1)내의 온도 Tbm과 프레임(1)의 표면 온도 Tsm의 사이의 온도차에 따라서 전달된다. 여기에서, 프레임(1)의 안쪽의 온도는 외측의 온도와 동일하게 하고 있다. 프레임(1)의 열은 프레임(1)의 표면온도 Tsm과 대기온도 Ta 사이의 온도차에 따라서 대기에 방열된다.

방열은 전도에 의한 전도방열과, 대류에 의한 대류방열과, 복사에 의한 복사방열 경로 분류된다.

기구부(100)가 프레임(1)에 단열적으로 장착되어 있다고 가정하면, 프레임(1)내의 온도와 프레임(1)의 표면 온도 사이의 온도차(Tbm-Tsm)는 프레임(1)의 표면온도와 대기온도 사이의 온도차(Tsm-Ta)와 같아진다. 실제로는, 기구부(100)에 있어서 발생한 열 중의 일부가, 프레임(1)으로 전도되기 때문에, 전자가 작아진다. 기구부(100)의 온도 Tm은 프레임(1)내의 온도 Tbm보다 높고, 기구부(100)에 있어서 발생한 열은 기구부(100)의 온도 Tm과 프레임(1)내의 온도 Tbm 사이의 온도차(Tm-Tbm)에 따라서 방열된다.

회로부(200)에 있어서 발생한 열도, 기구부(100)와 동일하게 방열되기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다.

도 1에서는 대기로의 대류방열과 복사방열의 흐름의 일부를, 각각 흑색 화살표와 백색 화살표로 도시하고 있다.

온도의 관계를, 이하 (1) 내지 (3)에 나타낸다.

(1) Tm> Tbm> Tsm> Ta

(2) Te> Tbe> Tse> Ta

(3) Tse> Tsm

(1)은 기구부(100) 및 프레임(1)에 관련되는 온도의 관계를 나타내고 있고, Tm은 기구부(100)의 온도, Tbm은 프레임(1)내의 온도, Tsm은 프레임(1)의 표면온도, Ta는 대기온도이다.

(2)는 회로부(200) 및 프레임(2)에 관련되는 온도의 관계를 나타내고 있고, Te는 회로부(200)의 온도이고, Tbe는 프레임(2)내의 온도이고, Tse는 프레임(2)의 표면온도이고, Ta는 대기온도이다.

(3)은 광디스크 장치(50)에 있어서, 프레임(1)의 표면온도 Tsm이, 프레임(2)의 표면온도 Tse보다 낮은 것을 나타내고 있다.

구체적인 온도 상승의 값에 대하여, 대기 중에 배치된 프레임 내에 특정한 소비전력으로 발열하는 물체가 존재하는 모델에 기초한 식을 사용하여 계산할 수 있다. 이 식에서, 예를 들면 「전자기술」2002년 11월호 5페이지에 기재된 식(식은 생략)을 사용하면, 프레임의 표면 온도 및 프레임 내의 온도는, 열류가 일정하게 되어 포화되었을 때의 값으로서, 간단하게 계산할 수 있다. 계산결과와, 단순한 소형 프레임을 만들어 발열체를 외부프레임과 단열적으로 보유한 실험 결과는 잘 일치한다.

이 식에 따르면, 대류에 의한 방열량은 프레임의 표면적에 비례하고, 대류에의한 방열량은, 프레임의 온도와 대기의 온도 사이의 온도차의 1.25승에 비례하고 프레임의 면이 위, 아래, 옆의 어느 쪽을 향하여 있는지에 따라서 방열 효율은 변화한다. 또한, 복사에 의한 방열량은 프레임의 표면적과 방사율에 비례하여, 프레임의 온도와 대기의 온도 사이의 온도차의 1.25승에 비례한다. 복사는 대기가 없어도 일어나고, 복사에 의한 방열량은 프레임의 온도와 대기 또는 그 주위의 물체의 온도와의 사이의 온도차에 따라서 변화한다.

도 2는 방열에 의한 프레임 내의 온도 상승의 구체적인 계산 결과를 도시하는 테이블이다.

도 2의 테이블에는 프레임의 구체적인 형상과 소비전력을 상정하여, 상술한 식을 사용하여 프레임 내의 온도 상승을 계산한 결과가 도시되어 있다. 이하의 설명에 있어서, 프레임을 케이스라고 부른다.

여기에서는, 케이스를 기구부와 회로부가 좌우로 배치되도록 세로로 배치하는 경우를 상정하였다. 또한, 기구부가 기구부용 케이스에 단열적으로 보유되고, 회로부가 회로부용 케이스에 단열적으로 보유되어 있다고 가정하였다.

기구부용 케이스의 사이즈 및 회로부용 케이스의 사이즈는 각각, 높이 60mm, 깊이 60mm, 폭 20mm이고, 그 용적을 72cc로 하였다.

또한, 광디스크 장치는 휴대용 기기를 상정하고, 기구부의 소비전력을 0.5W로 하고, 회로부의 소비전력을 1.5W로 하였다. 또, 소비전력의 값은 장래, 회로기 술의 진보에 의해서 보다 저감화되어야 하는 것이지만, 한개의 목표로서 상술한 값을 사용하였다. 대기온도는 통상의 민생기기에서 동작 보증이 요구되는 40℃로 하였다.

도 2의 (A) 내지 (G)는 이하의 경우를 상정하고 있다.

(A):기구부용 케이스에 있어서 대향하는 넓은 1면으로부터 방열하지 않는 경우,

(B):기구부용 케이스에 있어서 전면 개방된 경우,

(C):회로부용 케이스에 있어서 대향하는 넓은 1면으로부터 방열하지 않은 경우,

(D):회로부용 케이스에 있어서 전면 개방된 경우,

(E):케이스를 분리하지 않고서, 기구부와 회로부를 하나의 케이스에 수납한 경우,

(F):하나의 케이스에 기구부만을 수납하는 경우,

(G):하나의 케이스에 회로부만을 수납하는 경우.

(A) 및 (C)에 나타나는 바와 같이, 기구부용 케이스 내의 온도는 12.5℃ 상승하고, 회로부용 케이스 내의 온도는 33.1℃ 상승하였다.

한편, (E)에 나타나는 바와 같이, 기구부와 회로부를 하나의 케이스에 수납하는 경우, 케이스 내의 온도는 23.1℃ 상승하였다.

즉, 광디스크 장치(50)처럼, 2개의 프레임으로 분리하면, 기구부용 케이스 내의 온도 상승 즉 반도체 레이저의 주위 온도의 상승은 10.6℃만큼 억제할 수 있 다.

또, (F)는 (G)의 케이스는 (E)의 케이스와 동일한 크기이고, 그 경우의 온도 상승을 참고하기 위해서 나타내고 있다.

이상의 결과는 회로부로부터 기구부로의 열류가 없을 때의 결과이다. 그러나, 실제로는 열류가 있으므로 온도차는 적어진다. 이하에, 열류가 있는 경우에 대하여 고찰한다.

여기에서는, 구체적으로 실현 가능한 구성으로서, 기구부와 회로부의 사이에 단열부{도 1의 단열부(5)에 상당}를 설치하는 경우를 상정하였다. 여기에서, 단열부의 열전도율은 공기의 약 2배로 0.04W/m·m·K, 단열부의 두께는 5mm로 하였다. 여기에서는, 배선부 및 결합부에 의한 열류도 단열부에 포함되어 있는 것으로 하였다.

이 단열부에 의한 열저항은 34.7℃/W이다. 기구부 및 회로부의 열저항은 도 2의 값으로부터 간이적으로 계산하고, 각각, 22.0℃/W와 25.0℃/W로서, 열저항 방정식을 풀었다. 그 결과, 포화시에는 회로부로부터 기구부에 0.18W의 전력(열)이 전달되고, 회로부의 케이스 내의 온도 상승은 4.0℃ 저하하고, 29.1℃로 되고, 기구부는 반대로 4.4℃ 상승하고, 16.9℃로 되고, 온도 상승의 억제 효과는 6.2℃로 저하하였다.

그러나, 그래도, 2개의 케이스가 서로 단열적인 것에 의해서, 열의 전달을 억제하고 있기 때문에, 반도체 레이저의 온도 상승을 유효하게 억제할 수 있다.

기구부용 케이스 내의 온도는 기구부용 케이스 내의 온도 상승분에 대기의 온도 40℃를 가하기 때문에, 반도체 레이저의 주위 온도는 56.9℃(=40℃+ 16.9℃)가 된다.

반도체 레이저의 온도는 자기발열 등에 의해서 더욱 상승하기 때문에, 예를 들면, 동작 보증 온도의 상한이 60℃인 반도체 레이저를 사용하는 것은 어렵다. 그래서, 실제의 장치의 설계에 있어서는, 예를 들면, 반도체 레이저가 탑재되어 있는 광헤드로부터의 방열을 개선하거나, 기구부의 방열을 개선한다. 이 경우, 광헤드 및 기구부로부터 기구부용 프레임으로의 열전도율을 높게 하여, 프레임내의 공기 이외의 경로를 통하여 프레임에 열을 전달함으로써, 프레임 내의 온도 상승을 억제하고, 그것에 의해서, 반도체 레이저 자체의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 방열을 개선하기 위해서, 프레임의 사이즈를 크게 하거나, 프레임과 프레임 사이의 단열 효과를 높이거나, 소비전력을 억제하거나, 회로부의 방열을 개선하여 온도 상승을 억제하여 열류를 저하시키거나, 기구부에 방진 필터가 부착된 개구를 붙여 방진성을 확보하면서 환기에 의해서 프레임 내의 온도를 낮추고, 반도체 레이저의 동작 온도를 저하시켜도 좋다.

또한, 보증 동작 온도가 70℃로 높은 반도체 레이저를 사용하는 등, 일반적인 대기온도로 광디스크 장치의 동작을 보증하도록 설계하는 것도 요구된다.

어느 경우에도, 광디스크 장치(50)처럼, 프레임(1)과 프레임(2)이 서로 단열적인 것에 의해서, 반도체 레이저의 동작 온도의 상승은, 종래의 기구보다 상당히 억제할 수 있다.

또, 프레임(1)과 프레임(2) 사이에 단열부(5)를 설치하지 않은 경우라도, 프 레임(1)과 프레임(2)을 소정의 거리만큼 이격하여 배치함으로써, 공기층을 설치하면, 그 공기층은 단열부와 같은 역할을 한다.

단, 공기층을 설치하는 경우, 열전달 메카니즘의 열전도, 대류, 복사의 전부 에 의한 열전달이 생긴다. 상세하게는 공기의 열전도율에 따른 열전도, 공기층의 대류, 및, 프레임으로부터의 복사에 의해서, 고온 부재의 열은 저온의 부재로 전달된다.

프레임(1)과 프레임(2) 사이에 단열부(5)를 설치하지 않은 경우는, 프레임(1)과 프레임(2)이 마주 향하는 대향면으로의 적어도 한쪽에는 복사에 의한 열전달이 발생하지 않도록, 열의 방사율이 낮아지는 표면처리를 실시하는 것이 바람직하다.

열의 방사율이 낮아지는 표면처리에는 예를 들면, 프레임의 금속재료의 경면(鏡面)처리, 얇은 알루미늄박을 붙이는 등이 있다. 더욱이, 공기층을 대기가 유통하도록 해두면, 효율적으로 방열할 수 있다.

단, 프레임의 방사율을 저감할 수 없는 경우, 또는, 프레임의 표면이 대기와 유통할 수 없는 경우에는, 역시, 단열부(5)를 설치하는 것이 바람직하다. 단열부(5)가 있으면, 열전도에 의해서 열은 전달되지만, 대류 및 복사에 의한 열전달이 억제된다. 단열부(5)에는 공기와 동일 정도의 열전도율을 갖는 수지재료 등을 선택함으로써, 열전달의 양을 대폭 저감시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 광디스크 장치(50)의 기구부(100)와 회로부(200)를 보다 구체적으로 도시하는, 모식적 단면도이다.

도 3은 광디스크 장치(50)의 각 부품의 배치를 분명하게 하도록 도시되어 있다. 특히, 기구부(100)와 회로부(200)에 어떤 부품이 속해 있는지를 도시하고 있다. 각 부품의 관계 및 동작은 공지이고, 본 발명에 관련되지 않은 상세한 설명을 생략한다.

도 3에 도시한 광디스크 장치(50)에 있어서, 도 1과 동일한 참조부호의 부재는 기능이 동일하기 때문에 그 설명을 생략한다.

여기에서는 프레임(2)은 IC부(210)에 있어서 발생한 열을 직접적으로 방열할 수 있도록 하기 위해서, 그 사이즈가 프레임(1)의 사이즈보다 작아지도록 구성되어 있다.

기구부(100)는 광헤드(107)와, 스핀들·모터(106)와, 스테핑·모터(108)를 포함한다.

광디스크(101)는 기구부(100)에 탑재되어 있다. 프레임(1)은 기구부(100)를 실질적으로 밀폐한 형태로 보유하고 있지만, 광디스크(101)를 외부로부터 탑재 가능하고, 또한, 외부로 꺼낼 수 있도록 구성되어 있다.

클램핑·플레이트(102)에 장착된 광디스크(101)는 카트리지(103)에 수납되어 있다. 카트리지(103)는 카트리지·호울더(104)에 의해서 보유되고, 트래버스(traverse)·베이스(105)에 대하여 위치 결정된다. 한편, 클램핑·플레이트(102)는 스핀들·모터(106)상의 턴테이블의 자석으로 당겨지고, 그것에 의해서, 광디스크(101)는 센터되고, 또한, 보유된다.

광헤드(107)는 탑재된 광디스크(101)에 대하여 기록 및 재생 중 적어도 한쪽 을 행한다. 광헤드(107)에는 반도체 레이저(120), 광전자 집적회로{Optelectronic Integrated Circuit; OEIC, 도시하지 않음} 등이 탑재된다.

광헤드(107)는 트래버스·베이스(105)상의 스테핑·모터(108)의 스크류·샤프트(108a)에 의해서 이송된다.

광헤드(107)와 중계 커넥터(110)는 가요성 기판(107a)에 의해서 접속되어 있다. 또한, 스핀들·모터(106)와 스테핑·모터(108)도 중계 커넥터(110)에 배선재(예를 들면, 가요성 기판)에 의해서 접속되어 있다. 기구부(100)와 회로부(200)는 열결합을 가능한 한 적게 하기 위해서 배선재(31)를 하나로 합친 배선부(3)에 의해서 접속되어 있다.

댐퍼(109)는 프레임(1)의 내부의 네 모서리에 배치되어 있다.

방열부재(111)는 카트리지·호울더(104)와 프레임(1)을 접속하고 있고, 카트리지·호울더(104)의 열은 방열부재(111)를 통하여 프레임(1)으로 전달된다.

방열부재(112)는 트래버스·베이스(105)와 프레임(1)을 접속하고 있고, 트래버스·베이스(105)의 열은 방열부재(112)를 통하여 프레임(1)으로 전달된다.

댐퍼(109)는 일반적으로는 고무, 고무상(狀) 수지 등의 비교적 열전도율이 낮은 재료를 포함하는 데 대하여, 방열부재(111) 및 방열부재(112)는 카트리지·호울더 (104) 및 트래버스·베이스(105)의 열을 프레임(1)에 효율적으로 전달하도록 기능하고, 방열부재(111) 및 방열부재(112)는 댐퍼(109)의 효과를 보유하면서, 열을 전달하는 재료로서, 예를 들면, 가요성 기판 또는 금속 스프링을 포함한다.

이어서, 회로부(200)를 설명한다.

회로부(200)는 회로기판(201)과, 회로기판(201)상에 배치된 IC부(210)를 포함한다.

IC부(210)는 반도체 레이저(120)를 구동하는 레이저 구동 IC(202)와, 스핀들·모터(106)와 스테핑·모터(108)와 광헤드(101)상의 포커스용 액추에이터와 트래킹용 액추에이터 등을 전력적으로 효율 좋게 구동하는 PWM 구동 IC(203)와, 기록재생시에 광헤드(107)의 신호를 처리하는 아날로그 신호처리 IC(204)와, 기록재생시에 광헤드(107)의 신호를 처리하는 디지탈 신호처리 IC(205)를 포함한다.

특히, 이 광디스크 장치(50)에서는 광헤드(107)에 탑재하는 것이 일반적인 고성능인 레이저 구동 IC(202)를, 회로부(200)에 배치하고 있고, 기구부(100)의 소비전력을 저감시키고 있다. 단, 레이저 구동 IC(202)는 기구부(100)에 가능한 한 근접하도록 배치하고 있고, 그것에 의해서 레이저 구동 IC(202)의 성능의 저하를 최소한으로 억제하고 있다.

더욱이, 회로기판(201)상에는 중계 커넥터(206)가 배치되고, 중계 커넥터(206)는 배선재(31)에 의해서 기구부(100)와 접속되어 있다.

회로기판(201)은 결합부(207)에 의해서 프레임(2)에 고정되어 있다. 방열부(208)는 회로기판(201)과 프레임(2)을 접속하고 있고, 회로기판(201)의 열은 방열부(208)를 통하여 프레임(2)으로 전달된다.

결합부(207) 및 방열부(208)는 모두 고열전도율의 금속계의 재료를 포함하여, 회로기판(201)의 솔리드 어스(solid earth) 등의 저열저항 부분에 접하는 등에 의해서 방열 효율을 높이는 것이 바람직하다.

방열시트(209)는 IC부(210)와 프레임(2)을 접속하고 있고, 방열시트(209)는 높은 열전도율의 재료를 포함한다. IC부(210)에 있어서 발생한 열은 방열시트(209)를 통하여 프레임(2)으로 전달된다.

상술한 광디스크 장치(50)의 기본적인 방열기구는 도 1을 참조하여 설명한 것과 동일하다. 방열의 경로는 프레임(1) 및 프레임(2)내에서, 특히 복잡하고, 대류, 복사, 열전도의 분류가 어려워 마이크로적인 설명은 할 수 없다. 그러나 매크로적으로 보면, 기구부(100)에서는 광헤드(107)에 있어서 발생한 열은, 프레임(1)내의 공기의 대류 및 프레임(1)내의 공기 및 다른 부품에 대한 복사, 및, 스크류·샤프트(108a)를 통한 트래버스·베이스(105)로의 열전도에 의해서, 전달된다.

한편, 트래버스·베이스(105)에는 광헤드(107)에 있어서 발생한 열 외에, 스핀들·모터(106) 및 스테핑·모터(108)에 있어서 발생한 열이 축적되어, 트래버스·베이스(105)의 온도가 올라간다. 트래버스·베이스(105)의 열은 프레임(1)내의 공기와, 댐퍼(109)와, 방열부재(111)와, 방열부재(112)를 통하여 프레임(1)으로 전달된다.

회로부(200)의 방열은 프레임(2)내의 공기의 대류 및 복사보다도, 프레임(2)으로의 열전도가 지배적이다.

도 1을 참조한 설명에서는 회로부(200)와 프레임(2) 사이의 열전도율이 한정된다고 하였지만, 상술한 바와 같은 구조에 의해서 열전도율을 충분히 높이면, 프레임(2)의 온도는 회로부(200)의 온도와 거의 동일하게 되고, 발생한 열은 프레임(2)내의 공기를 거의 통하지 않고서 흐른다. 또한, 프레임(2)내의 온도도, 회로부 (200) 및 프레임(2)에 의해서 따뜻해져 거의 동일한 온도로 된다.

한편, 발열량과 방열량이 동일하게 된 포화상태시의 프레임(2)의 온도와 대기온도 사이의 온도차는 프레임(2)내의 공기를 통하여 방열하는 경우의 프레임(2)의 온도와 대기온도 사이의 온도차와 동일하다. 이 결과, 프레임(2)내의 온도 상승은 프레임(2)이 회로부(200)를 단열적으로 보유할 때의 반(half)이 되기 때문에, 회로부(200)의 회로부품의 동작 보증 온도의 제약은 경감된다.

이 사실은 기구부(100)의 방열의 개선에도 이용할 수 있다. 예를 들면, 상술한 구성으로 기구부(100)와 프레임(1) 사이의 열전도를 개선하는 다른 방법으로서, 댐퍼(109)를 사용하지 않고서, 열전도체를 사용하여 기구부(100)를 프레임(1)과 접속함으로써 기구부(100)의 열전도율을 비약적으로 개선하면, 결과로서 프레임(1)내의 온도 상승을 억제할 수 있다.

이상, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 광디스크 장치(50)와 같이 구성하면, 하나의 프레임 내에 기구부와 회로부를 설치하는 경우보다도, 기구부(100)를 보유하는 프레임(1)내의 온도 상승을 억제할 수 있기 때문에, 광디스크 장치(50)는 반도체 레이저의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또, 프레임(1)과 프레임(2)이 대향하는 면을, 구성상 완전한 평면으로 할 수 없는 경우에는 그 형상을 임의로 변경하여도 좋다. 또한, 전체의 사이즈, 소비전력의 균형 또는 회로부의 방열기구에 따라서, 회로부로부터 기구부로 전달하는 열량이 적어지도록, 대향면의 일부에 틈을 만들어도 좋다.

또한, 배선재(31)는 가요성 기판으로 하였지만, 작업성을 개선시키기 위해 서, 저열전도율 즉 열저항이 높은 스택형의 커넥터로 하여도 좋다.

또한, 프레임(1)과 프레임(2) 사이에 단열부(5)를 설치하는 경우에는, 단열부(5)에 당접하는 프레임(1) 또는 프레임(2)의 부분은, 전부 밀폐되어 있을 필요는 없다. 프레임(1) 또는 프레임(2)의 부분에는, 열전도율을 현저하게 손상시키지 않은 범위에서, 중량 경감 등의 목적으로 구멍을 설치하여도 좋다.

또한, 반복하여 강조하지만, 상기 설명에서는 프레임(1) 및 프레임(2)으로서, 열전도율이 높은 금속성의 프레임을 사용하였지만, 비용 및 디자인성 등에 기인하여, 금속과 조합한 수지제 또는 전체를 수지제의 프레임을 사용하여도 좋다. 그러한 경우라도, 기구부(100)에 있어서 발생한 열을 방열하는 프레임(1)과 회로부(200)에 있어서 발생한 열을 방열하는 프레임(2)을 서로 단열적으로 함으로써, 단순한 구조로 반도체 레이저의 온도 상승을 억제할 수 있다. 물론, 프레임은 예로 들어 수지제이거나 열전도율 및 방사율이 높은 부재인 것이 바람직한 것은 말할 필요도 없다.

(실시예 2)

도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 광디스크 장치(50A)의 모식적 단면도이다.

광디스크 장치(50A)에서는 실시예 1에 있어서 도 1을 참조하여 설명한 광디스크 장치(50)와 동일한 부재에는 동일한 참조부호를 붙이고 있고, 그 부재의 설명을 생략한다.

또, 부재 등의 구조를 변경한 것에는 참조부호 뒤에 알파벳을 붙여 구별한 다.

광디스크 장치(50A)는 주로, 이하에 나타내는 2개의 점에서, 도 1을 참조하여 설명한 광디스크 장치(50)와 다르다. 또, 여기에서도, 기구부용 프레임(1)을 프레임(1)이라고 부르고, 회로부용 프레임(2A)을 프레임(2A)이라고 부른다.

첫번째의 차이는 프레임(2A)에, 환기 가능한 구멍(2Aa)을 설치한 점이다. 이 구멍(2Aa)에 의해서, 프레임(2A)의 내부의 공기를 환기하여 회로부(200)의 방열량을 늘리고, 회로부(200)의 온도 상승을 억제한다. 회로부(200)는 기구부(100)와 같이 먼지 등으로 성능 열화되는 일이 없기 때문에, 개구(2Aa)를 설치하여도 좋다.

다른 차이는 배선부(3A)와 결합부(4A)를 길게 하여, 프레임(1)과 프레임(2A) 사이의 거리를 길게 한 점이다. 이와 같이, 단열부(5)의 길이를 변경하지 않고서, 배선부(3A)와 결합부(4A)를 길게 함으로써, 프레임(1)과 단열부(5) 사이에 틈(6)이 만들어지고, 프레임(2)과 단열부(5) 사이에 틈(7)이 만들어진다. 이로써, 틈(6)및 틈(7)에 공기를 통과시킬 수 있고, 그것에 의해서, 프레임(1)과 프레임(2)과 단열부(5)가 냉각되어, 방열 효율이 상승한다.

이러한 구성에서는 광디스크 장치(50A)의 사이즈가 약간 커지지만, 회로부(200)로부터 기구부(100)로 전달되는 열류가 감소한다. 이로써, 기구부(100)의 온도 상승을 실시예 1에 있어서 설명한 광디스크 장치(50)보다 억제하기 때문에, 반도체 레이저의 동작 온도를 보다 저감시킬 수 있다.

또, 틈(6) 및 틈(7)에 충분히 공기를 통과시킬 수 있는 경우에는, 단열부(5)에 마주보는 프레임(1) 및 프레임(2)의 면의 방사율을 높게 하여 복사에 의한 방열 량을 늘리거나, 또는, 그 면에 요철부를 붙여 대류에 의한 방열량을 늘림으로써, 보다 냉각 효율을 올릴 수 있다.

또, 광디스크 장치(50B)에서는, 2개의 틈(즉, 틈(6) 및 틈(7))을 만들었지만, 본 실시예는 이것에 한정되지 않는다. 광디스크 장치(50B)에서 만들어지는 틈은 하나라도 좋다.

(실시예 3)

도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 광디스크 장치(50B)의 모식적 단면도이다.

이 광디스크 장치(50B)에서는 특히, 퍼스널 컴퓨터(PC)의 주변기기로서, USB 또는 IEEE1394 등과 접속하도록, 비교적 자유롭게 프레임을 설계할 수 있는 경우를 상정하고 있다. 물론, 광디스크 장치(50B)를 광디스크·비디오 카메라에 적용하여도 좋다.

광디스크 장치(50B)에서는 실시예 1에 있어서 설명한 광디스크 장치(50) 및 실시예 2에 있어서 설명한 광디스크 장치(50A)와 동일한 부재에는 동일한 참조부호를 붙이고, 그 부재의 설명을 생략한다.

또한, 부재 등의 구조를 변경한 것에는 참조부호 뒤에 알파벳을 붙여 구별한다.

광디스크 장치(50B)는 기구부용 프레임(1A)이 회로부용 프레임(2A)을 크게 덮도록 한 점에서, 실시예 1에 있어서 설명한 광디스크 장치(50) 및 실시예 2에 있어서 설명한 광디스크 장치(50A)와 다르다.

또, 여기에서도, 기구부용 프레임(1A)을 프레임(1A)이라고 부르고, 회로부용 프레임(2A)을 프레임(2A)이라고 부른다.

광디스크 장치(50B)에서는 프레임(1A)의 대기에 접하는 부분이 프레임(2A)을 덮음으로써, 프레임(1A)의 방열 면적을, 실시예 1에 있어서 설명한 광디스크 장치(50) 및 실시예 2에 있어서 설명한 광디스크 장치(50A)의 프레임(1)보다 크게 하여, 기구부(100)의 방열 효율을 상승시킨다.

광디스크 장치(50B)에서는 또한, 프레임(1A)의 확대에 맞추어서, 단열부(5A)도 확대되어 있고, 단열부(5A)의 확대와 동반하여, 프레임(1A)와 단열부(5A) 사이에 만들어지는 틈(6A) 및 프레임(2A)과 단열부(5A) 사이에 만들어지는 틈(7A)도 확대되고 있다.

또한, 프레임(1A)의 확대에 동반하여, 프레임(1A)과 프레임(1B)을 결합하기 위한 부재로서, 결합부(4A)뿐만 아니라, 결합부(4B)를 설치하고 있다.

프레임(1A)에는 또한, 틈(6A)과 대기의 유통을 개선하기 위해서 구멍(1Aa)을 설치하고 있다.

이와 같이 프레임(1A)의 확대에 동반하여, 회로부(200)의 방열량은 약간 희생(犧牲)으로 되지만, 기구부(100)의 방열량은 상승하기 때문에, 반도체 레이저의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또, 프레임(1A)의 프레임(2A)을 덮는 부분은 가공·조립의 편이를 위해, 다른 피스(piece)로서, 광디스크 장치(50B)의 제조시 조립하여도 좋다.

또한, PC 등의 인터페이스에서, 광디스크 장치(50B)에 전력선이 신호선과는 별도로 공급되는 경우, 또는, AC 라인 또는 AC 어댑터에 의해서 전력이 공급되는 경우에는, 전지의 지속시간을 걱정할 필요가 없기 때문에, 틈(6A) 및 틈(7A)으로부터 소형 팬에 의해서 강제적으로 환기하여도 좋다.

이 경우, 팬은 동력이 전지가 아니라고 판별된 경우에 구동되는 것이 바람직하다. 또한, 광디스크 장치(50B)에 온도센서 등을 설치하고, 온도센서에 의해서 검출되는 온도가 소정의 온도 이상으로 된 경우에 팬을 회전시키는 것이 바람직하다.

(실시예 4)

도 6은 본 발명의 실시예 4에 따른 광디스크 장치(50C)의 모식적 단면도이다.

이 광디스크 장치(50C)는 비디오 카메라 기능을 갖고 있다.

광디스크 장치(50C)에서, 실시예 1 내지 실시예 3에 있어서 설명한 광디스크 장치(50, 50A, 50B)와, 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 참조부호를 붙이고 그 부재의 설명을 생략한다.

이러한 비디오 카메라 기능이 딸린 광디스크 장치(50C)를, 광디스크·비디오 카메라라고도 부르지만, 이하의 설명에서는, 단지, 비디오 카메라(50C)라고 부른다.

또한, 부재의 구조를 변경한 것은, 참조부호 뒤에 알파벳을 붙여 구별하고 있다.

또, 비디오 카메라(50C)를 보유하기 위한 벨트(304)와 사람손(400)은 단면도 가 아니다.

비디오 카메라(50C)는 기구부(100)와, 회로부(200)와, 카메라부(300)와, 영상처리부(301)와, 표시부(302)를 구비한다. 표시부(302)는 예를 들면, LCD 패널이다.

비디오 카메라(50C)에서, 기구부용 프레임(1B)은 비디오 카메라의 우측면 전체 및 하면 전체를 방열면으로 하고 있다. 또, 여기에서도, 기구부용 프레임(1B)을 프레임(1B)이라고 부른다.

카메라부(300)에서, CCD 등의 고체촬상소자(도시하지 않음)와, 줌렌즈 광학계 등 촬상부와, 마이크 등의 음성 입력회로를 포함한다.

카메라부(300)는 배선부(3C)에 의해서 접속된 영상처리부(301)에 의해서 제어된다.

영상처리부(301)는 카메라부(300)에 의해서 얻어진 영상신호에 의해서 나타나는 영상을 표시부(302)에 표시하는 동시에, 카메라부(300)에 의해서 얻어진 음성신호에 의해서 나타나는 음성을, 음성출력부(310)로부터 출력한다.

영상처리부(301)는 또한, 카메라부(300)에 의해서 얻어진 영상신호 및 음성신호를 압축하여 압축데이터를 생성하고, 압축데이터를 회로부(200)에 송신하고, 기구부(100)의 광디스크에 영상정보 및 음성정보로서 기록한다.

표시부(302)는 통상의 비디오 카메라와 마찬가지로, 카메라 본체로부터 책처럼 열려 보이도록 구성되어 있다. 사용자가 표시부(302)를 닫아 사용하지 않는 경우, 뷰파인더(도시하지 않음)의 표시로 전환한다.

재생시에는 영상처리부(301)는 기구부(100)의 광디스크로부터 압축데이터를 영상정보 및 음성정보로서 재생하고, 압축데이터는 영상처리부(301)에서 신장되고, 영상신호 및 음성신호로 복원된다. 영상처리부(301)는 복원된 영상신호 및 음성신호를 각각 표시부(302)와 음성출력부(310)로 출력한다.

비디오 카메라(50C)의 외부에 대해서는 아날로그 단자를 통하여, 신장된 영상신호 및 음성신호는 출력되어도 좋고, 압축 데이터 그대로, 디지털신호로서, AV 서버 및 PC 등에 출력되어도 좋다.

영상처리부(301)와 회로부(200)는 회로부용 프레임(2B)에 보유되고, 카메라부(300)는 카메라부용 프레임(2C)에 보유되고, 표시부(302) 및 음성출력부(310)는 표시부용 프레임(2D)에 보유되어 있다. 또, 이하의 설명에 있어서, 회로부용 프레임(2B), 카메라부용 프레임(2C), 표시부용 프레임(2D)을 각각, 프레임(2B), 프레임(2C), 프레임(2D)이라고 부른다.

카메라부(300)는 촬상소자의 온도 특성에 기인하는 SN 비의 열화를 방지하기 위해서, 카메라부(300)를 보유하는 프레임(2C)은 다른 프레임(1B, 2B)과 단열적으로 되어 있다.

또한, 프레임(2B) 및 프레임(2D)은 열전도율이 높은 회로 결합 프레임(2E)에 의해서 결합되어 있고, 회로부(200), 영상처리부(301) 및 표시부(302)에 있어서 발생하는 열은, 프레임(2B)과 프레임(2D)으로부터 방열된다.

일반적인 사용상태에서는 프레임(2B)과 프레임(2D)은 열려 있고, 그것보다, 방열 효율이 높아진다.

프레임(2B)과 프레임(2D)이 닫혀 있을 때는 표시부(302)의 표시는 정지되고, 뷰파인더(도시하지 않음)의 표시부가 표시되도록 구성되어 있다.

프레임(1B)과, 프레임(2B)과, 프레임(2C)은 결합부(4C)에 의해서 결합되어 있고, 프레임(1B)과, 프레임(2B)과, 프레임(2C)의 각각의 사이에는 열적인 결합을 최소화하기 위해서, 단열부(5B)가 설치되어 있다.

또한, 기구부(100)와 회로부(200)는 배선부(3B)에 의해서 전기적으로 접속되고, 카메라부(300)와 영상처리부(301)는 배선부(3C)에 의해서 전기적으로 접속되고, 회로부(200)와 전지(303)는 배선부(3D)에 의해서 전기적으로 접속되고, 영상처리부(301)와 표시부(302)는 배선부(3E)에 의해서 전기적으로 접속되어 있다.

여기에서는 프레임(1B)에는 또한 전지(303)가 장착된다. 이로써, 프레임(1B)의 방열 면적이 증가함과 동시에, 전지(303) 자체의 비교적 큰 열용량을 이용하여, 열포화에 도달하기까지의 시간을 길게 할 수 있다. 통상의 사이즈의 전지이면, 개략적 계산으로서, 포화시간을 30분 이상 길게 할 수 있다. 전지(303)는 내부저항에 의해서 약간의 발열이 생기지만, 기본적으로 크게는 온도 상승하지 않는 부품이다.

통상의 촬영에서는 촬영시간은 수분으로부터 수십분간이기 때문에, 기구부(100)의 온도 상승이 포화레벨에 도달하기 전에 촬영 동작을 종료한다. 따라서, 온도 상승을 포화시의 고온보다 낮게 억제된다. 단, 여기에서는, 촬영 정지 상태 또는 재생 정지 상태에서는, 비디오 카메라(50C)의 동작이 정지하고 있는 것을 전제로 하고 있다.

프레임(1B)에는 열전도율의 비교적 높은 재료로 제작한 벨트(304)가, 벨트장착부(305)를 통하여 장착되어 있다. 이와 같이 열전도율이 비교적 높은 재료로 벨트를 제작함으로써, 방열 효율을 올릴 수 있다.

또한, 사람손(400)으로 프레임(1B)을 보유하는 구성으로 함으로써, 비디오 카메라(50C)를 사용하기 전에 프레임(1B)에 축적된 열, 또는, 비디오 카메라(5OC)의 사용 중에 기구부(100)에 있어서 발생하는 열을, 사람손(400)을 거치지 않고 방열할 수 있다. 단, 비디오 카메라(50C)의 온도가 체온보다 낮은 경우, 비디오 카메라(50C)는 사람손(400)으로부터 열을 받게 되고, 그 온도는 36 내지 37℃가 된다.

프레임(1B)에는 사람손(400)과의 접촉 면적을 적게 하여, 남에게 불쾌감을 주지 않도록, 요철부(1Ba)가 설치되어 있다. 사람손에 의한 방열은 비디오 카메라(50C)의 동작 보증 온도의 상한이, 사람의 체온 이상인 경우(예를 들면, 40℃)에 효과가 있다. 단, 이 효과는 삼각받침대 등을 사용하여 사람손에 접촉하지 않은 경우, 기대할 수 없기 때문에, 프레임(1B)을 다른 프레임(2B, 2C)과 단열적으로 하고 있다.

이상과 같이, 비디오 카메라 기능을 갖는 광디스크 장치(50C)에 대해서도, 반도체 레이저를 포함하는 기구부(100)를 보유하는 프레임(1B)을 다른 프레임(2B, 2C)과 단열적으로 함으로써, 반도체 레이저의 온도 상승이 억제되고, 높은 신뢰로 장수명의 비디오 카메라가 제공된다.

또, 실제의 비디오 카메라(50C)는 사람손(400)에 대하여 콤팩트하게 설계하 여 잡기 쉽고, 또한, 소형으로 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 비디오 카메라(50C)의 높이는, 사람손(400)으로 쥘 수 있도록 짧게 하기 때문에, 카메라부(300)를 기구부(100)의 좌측에 배치하여도 좋다.

또한, 비디오 카메라(50C)의 사용시에 태양광이 조사되는 면의 방사율을 낮게 하여, 비디오 카메라(50C)의 표면에, 요철부(1Ba)를 설치하고, 태양광이 조사되기 어려운 면의 방사율을 높게 하도록 표면처리를 실시하면, 태양광의 흡열에 의한 온도 상승을 억제하면서, 복사에 의한 방열에 의해서, 비디오 카메라(50C)의 방열을 개선할 수 있다.

이상에 있어서, 4개의 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예만에 한정되지 않고, 동일한 효과가 생기는 것 모두를 포함한다. 더욱이, 본 발명에 따른 반도체 레이저 장치가 가질 수 있는 기능은, 광디스크 장치의 기능 및 비디오 카메라 기능에 한정되지 않는다. 반도체 레이저 장치가 가질 수 있는 기능은 예를 들면, 디지털스틸카메라 등, 광디스크 장치를 기억장치로서 사용하는 애플리케이션 기능을 모두 포함하여도 좋다.

또한, 본 발명은 소위 PC 내장용의 DVD-RAM 장치 등에도 적용 가능하다. 예를 들면, 기구부용 프레임만을 PC 케이스에 장착되도록 설계하고, 다른 회로부용 프레임을 PC 케이스에 장착시키지 않고 PC 케이스 내의 팬 등으로 강제 공냉(空冷)되도록 하여도 좋다. 또한, 회로부용 프레임을 PC 케이스에 장착시키고, 다른 기구부용 프레임과 PC 케이스와의 열전도를 끊고, 팬에 의한 강제 공냉을 하여도 좋다. 이 경우, 어느 쪽이 기구부 내의 반도체 레이저의 온도 상승을 억제할 수 있 는지를 측정하여, 장착방법을 정하는 것이 합리적이다. 이 때문에, 반도체 레이저의 온도는 온도센서 등으로 측정하고, PC의 외부로부터 체크할 수 있는 구성으로 하면 좋다. 또한, 광디스크 장치 단체나 광디스크·비디오 카메라에도 반도체 레이저의 온도를 측정하는 온도센서를 장착시키고, 온도를 간단하게 알 수 있도록 해두면, 방열기구의 효과를 효율적으로 확인할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 사용하여 본 발명을 예시하여 왔지만, 본 발명은 이 실시예에 한정하여 해석되어야 하는 것이 아니다. 본 발명은 특허청구범위에 의해서만 그 범위가 해석되어야 하는 것이 이해된다. 당업자는 본 발명의 구체적인 바람직한 실시예의 기재로부터, 본 발명의 기재 및 기술 상식에 기초하여 등가인 범위를 실시할 수 있는 것이 이해된다. 본 명세서에 있어서 인용한 특허, 특허출원 및 문헌은 그 내용 자체의 구체적으로 본 명세서에 기재되어 있는 것과 마찬가지로 그 내용이 본 명세서에 대하는 참고로서 원용되어야 할 것임이 이해된다.

본 발명에 따르면, 반도체 레이저를 포함하는 기구부에서 발생한 열을 방열하는 프레임과, 기구부를 제어하는 제어부에서 발생한 열을 방열하는 프레임이 단열적으로 결합되어 있기 때문에, 반도체 레이저의 주위 온도의 상승을 최소화할 수 있다. 그 결과, 반도체 레이저의 동작 온도를 저감시킬 수 있기 때문에, 반도체 레이저의 동작 신뢰성과 동작 온도에 의해서 결정되는 수명을 대폭 개선할 수 있다.

또한, 동일한 구조를, 비디오 카메라 기능을 갖는 반도체 레이저 장치에 적용함으로써, 고온 환경하에서도 반도체 레이저의 동작 온도의 상승을 억제하고, 동작범위가 넓은, 높은 신뢰의 반도체 레이저 장치를 제공하는 것이 가능하다.

Claims (18)

1. 반도체 레이저를 포함하는 기구부와,

   상기 기구부를 보유하고, 상기 기구부에서 발생하는 열을 방열하는 제 1 프레임과,

   상기 기구부를 제어하는 제어부와,

   상기 제어부를 보유하고, 상기 제어부에서 발생하는 열을 방열하는 제 2 프레임과,

   상기 제 1 프레임과 상기 제 2 프레임을 단열적으로 결합하는 결합부를 구비하는, 반도체 레이저 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기구부와 상기 제어부를 전기적으로 접속하는 배선부를 더 구비하는, 반도체 레이저 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 프레임은 대기에 접하는 부분을 갖고, 상기 기구부에서 발생하는 열은 상기 부분을 통하여 방열되는, 반도체 레이저 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 프레임은 대기에 접하는 부분을 갖고, 상기 제어부에서 발생하는 열은 상기 부분을 통하여 방열되는, 반도체 레이저 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 기구부는, 광디스크에 대하여 기록 및 재생 중 적어도 한쪽을 행하는 광헤드를 포함하고, 상기 광헤드는 상기 반도체 레이저를 포함하는, 반도체 레이저 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 프레임 및 상기 제 2 프레임은, 상기 제 1 프레임의 내부의 공기와 상기 제 2 프레임의 내부의 공기가 대류하는 것을 막도록 구성되어 있는, 반도체 레이저 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 프레임 및 상기 제 2 프레임 중 적어도 한쪽은 고열 전도재료를 포함하는, 반도체 레이저 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 프레임과 상기 제 2 프레임이 서로 마주보는 부분의 적어도 일부에는 방사 효율이 낮은 표면처리가 실시되어 있는, 반도체 레이저 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 프레임은, 대기에 접하는 제 1 부분을 갖고,

   상기 제 2 프레임은, 대기에 접하는 제 2 부분을 갖고,

   상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 한쪽은, 방사 효율이 높은 표면처리가 실시되어 있는, 반도체 레이저 장치.
10. 제 2 항에 있어서,

    상기 배선부는, 상기 제 1 프레임 내부의 공기와 상기 제 2 프레임 내부의 공기가 서로 유통하는 것을 막도록 밀폐되어 있는, 반도체 레이저 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 1 프레임은, 대기에 접하는 부분을 갖고,

    상기 부분은, 상기 제 2 프레임의 일부를 덮도록 구성되는, 반도체 레이저 장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 1 프레임 및 상기 제 2 프레임은, 상기 제 1 프레임과 상기 제 2 프레임의 사이에 대기가 유통하기 위한 틈이 형성되도록 배치되는, 반도체 레이저 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 결합부는, 저열 전도도 재료를 포함하는, 반도체 레이저 장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 1 프레임과 상기 제 2 프레임의 사이에 배치된 단열부로서, 저열 전도도 재료의 단열부를 더 구비하는, 반도체 레이저 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 단열부와 상기 제 1 프레임의 사이 및 상기 단열부와 상기 제 2 프레임의 사이 중 적어도 한쪽에 틈이 구성되고, 상기 틈은 대기가 유통하도록 구성되는, 반도체 레이저 장치.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 1 프레임은, 대기에 접하는 제 1 부분을 갖고,

    상기 제 2 프레임은, 대기에 접하는 제 2 부분을 갖고,

    상기 제 1 부분 및 상기 제 2 부분 중 적어도 한쪽에 요철부가 형성되어 있는, 반도체 레이저 장치.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 제어부의 동작 주위 온도의 상한치는, 상기 반도체 레이저의 동작 주위온도의 상한치보다 높게 설정되어 있는, 반도체 레이저 장치.
18. 제 5 항에 있어서,

    카메라부와,

    상기 카메라부에 의해서 얻어진 영상신호에 의해서 나타나는 영상을 표시하는 표시부와,

    상기 영상신호를 압축하고, 상기 광헤드를 사용하여 상기 광디스크에 영상정보로서 기록하거나, 또는, 상기 광헤드를 사용하여 상기 광디스크에 기록된 영상정보를 재생하고, 상기 재생한 영상정보를 신장하여 상기 표시부에 표시시키는 영상 처리회로를 더 구비하는, 반도체 레이저 장치.

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