TWI389114B - Laser module and optical picking device - Google Patents

Description

雷射模組及光拾取裝置

本發明係關於於光碟寫入資料或從光碟讀取資料之作為記錄/再生用之拾取用光源使用之雷射模組、及具備該雷射模組之光拾取裝置。

圖8係顯示先前之雷射模組50之構成的剖面圖。圖8中，於底座51之上面51A設有散熱器52。於散熱器52係經由輔助安裝件53安裝有發光元件54。發光元件54由安裝於底座51之上面51A之帽蓋55所包圍。於帽蓋55之頂部設有開口56，其係用以讓發光元件54發出之雷射光通過。開口56被透明之窗玻璃57堵塞。窗玻璃57係使用低熔點玻璃58被固定於帽蓋55之內面。且，於底座51安裝有導銷59。該雷射模組50中，由發光元件54出射之雷射光透過窗玻璃57由帽蓋55之開口56出射於外部。

上述先前之雷射模組50，藉由將成形成帽型之金屬製之帽蓋55的底面以電阻熔接等接合於底座51之上面51A，且於帽蓋55之內面用低熔點玻璃58將窗玻璃57接合，而將帽蓋55之內部(安裝發光元件54之空間)密封成氣密狀態。作為此種雷射模組已知有例如下述專利文獻1所記載者。

[專利文獻1]日本特開2007-201412號公報

另，雷射模組之製造步驟中，於底座51接合帽蓋55之前，於帽蓋55接合窗玻璃57。且，於帽蓋55接合窗玻璃57之步驟中，首先將符合帽蓋55之內徑或開口56之口徑且以環狀成形之低熔點玻璃58的小片放入倒置之帽蓋55的內部(帽蓋頂部之內側)。其次，以重疊於低熔點玻璃58之小片上之方式將窗玻璃57放入帽蓋55之內部。其後，藉由將低熔點玻璃58加熱至例如600℃左右軟化，於該狀態下將窗玻璃57輕輕推入，使低熔點玻璃58周繞於窗玻璃57之周圍。

上述窗玻璃57之接合步驟中，藉由加熱而軟化之低熔點玻璃58之一部分流出至帽蓋55之開口56之內側(縮徑側)。此時，如圖9(A)所示，若將流出至開口56之內側之低熔點玻璃58的露出尺寸設為「α」，則用以出射雷射光之有效直徑D比開口56之口徑縮小「2×α」。

尤其，近年來要求雷射模組之小型化，若為滿足該要求而將帽蓋55之外徑φβ與開口56之口徑相對減小，則如圖9(B)所示，隨低熔點玻璃58之流出之露出尺寸α的影響相對增大。其結果，有可能使有效直徑D縮小至超出使用界限。有效直徑D之使用界限係由發光元件54之位置與由此出射之雷射光之放射角規定。因此，為使雷射模組小型化，有必要確保縮小抑制低熔點玻璃58之露出尺寸α且增大有效直徑D。

又，為抑制低熔點玻璃58之露出，若縮薄於窗玻璃57之接合步驟中所用之低熔點玻璃58的片厚，則以窗玻璃57推入藉由加熱軟化之低熔點玻璃58時，將有低熔點玻璃58不能充分遍佈窗玻璃57之接合部全體而損害接合部之密封性之虞。因此，雷射模組之製造上，縮薄片厚以減少低熔點玻璃58之填充量亦存有界限。

本發明之雷射模組，其具備：底座，係設有元件安裝用構造體；發光元件，係以上述元件安裝用構造體安裝於上述底座上；筒狀之帽蓋，係以包圍上述發光元件之狀態固定於上述底座，且具有用以讓上述發光元件發出之雷射光通過之開口；及光穿透板，係以堵塞上述開口之狀態使用接合材料固定於上述帽蓋之內面；且，於上述帽蓋之開口的周緣部形成有環狀突起，其於上述雷射光之光軸方向突出於上述帽蓋的內側，且於包含上述突起之上述帽蓋的內面使用上述接合材料固定有上述光穿透板。

本發明之雷射模組與使用其之光拾取裝置，藉由採用於帽蓋之開口的周緣部形成環狀突起，於包含該突起之帽蓋之內面使用接合材料固定光穿透板之構造，在雷射模組之製造階段於帽蓋之內面接合光穿透板時，在充分確保接合材料之填充量之基礎上，可縮小抑制接合材料露出於開口內側的尺寸。

根據本發明，可不損害光穿透板之接合部的密封性，而確保增大用以出射雷射光之有效直徑。其結果，可適宜且容易地對應雷射模組之小型化。

以下，茲佐參考圖式詳細說明本發明之具體實施形態。

<第1實施形態>

圖1係顯示本發明之第1實施形態之雷射模組之構造的部分破斷圖，圖2係顯示該雷射模組之構造的剖面圖。圖1及圖2中，雷射模組1係將底座2作為基底構件而構成。底座2係由熱傳導率高之金屬材料(例如銅系材料)構成。於底座2之上面設有與該底座2成一體構造之散熱器3。該散熱器3以四角柱之塊狀形成。散熱器3與底座2相同，係由熱傳導率高之金屬材料構成。

於散熱器3之一側面經由輔助安裝件4安裝有發光元件5。散熱器3及輔助安裝件4構成元件安裝用構造體。所謂元件安裝用構造體係指用以於底座2上安裝發光元件5所使用之構造體。輔助安裝件4係用例如氮化鋁構成。發光元件5之一面與輔助安裝件4之一面接合，且其相反側之輔助安裝件4之另一面接合於散熱器3之一側面。

發光元件5係由成片狀之半導體雷射元件(例如雷射二極體等)構成。由發光元件5出射之雷射光的光軸K設定為與底座2之主面(上面)正交之方向。發光元件5由安裝於底座2之上面2A之筒狀的帽蓋6包圍。該帽蓋6係為將如上述使用散熱器3及輔助安裝件4安裝於底座2上之發光元件5的安裝空間密封成氣密狀態而設置。

帽蓋6藉由將薄金屬板以衝壓加工成形，而形成帽型。帽蓋6係用例如科伐鐵鎳鈷合金等金屬材料構成。科伐鐵鎳鈷合金係將熱膨脹係數縮小至與玻璃同等程度之鐵(Fe)-鎳(Ni)-鈷(Co)合金。帽蓋6之底面藉由電阻熔接等接合固定於底座2之上面2A。於帽蓋6之頂部設有用以讓發光元件5發出之雷射光通過的開口7。

開口7由上述光軸K之方向觀看係形成圓形。開口7被窗玻璃8堵塞。窗玻璃8係用正面視成圓形之透明的玻璃基板構成。窗玻璃8作為光穿透板固定於帽蓋6之內面。窗玻璃8係使用接合材料之低熔點玻璃9固定於帽蓋6之內面。作為安裝窗玻璃8所使用之接合材料之特性，宜具有不通過空氣及水分之性質，且線膨脹係數為帽蓋6與窗玻璃8之線膨脹係數之中間值。

於底座2安裝有導銷10。導銷10根據需要設置複數根(一般為2~3根)。圖2省略導銷10之標示。

又，於帽蓋6之開口7之周緣部形成有突起11。突起11沿開口7之緣以環狀形成。突起11於上述雷射光之光軸方向(圖2之上下方向)以突出於帽蓋6之內側之狀態形成。突起11藉由例如將帽蓋6以衝壓加工成形時，將開口7之緣之部分向內側彎入，而與帽蓋6一體形成。相對於此，光穿透板之窗玻璃8係使用低熔點玻璃9固定於包含上述突起11之帽蓋6之內面。因此，於窗玻璃8之周邊填充有低熔點玻璃9，且低熔點玻璃9之一部分進入突起11與窗玻璃8之間(間隙)。

圖3係顯示安裝於底座2之前之帽蓋6之狀態的剖面圖。圖3中，若將雷射光之光軸方向上之突起11的突出尺寸設為「Lt」，將突起11與窗玻璃8之間隙尺寸設為「Lg」，則其等之大小關係較好為設定成Lt≒Lg之關係，更好為Lt≧Lg之關係。列舉一例，假如於無突起11之情形將帽蓋6頂部與窗玻璃8之間隙距離設定為100μm，則突起11之突出尺寸Lt宜設定為其一半之50μm。該情形，突起11與窗玻璃8之間隙尺寸Lg設定為與突起11之突出尺寸Lt相等。

如此於帽蓋6之開口7形成突起11，則使於突起11之形成部位帽蓋6與窗玻璃8之間之距離(Lg)局部縮短。因此，於雷射模組1之製造階段，於帽蓋6頂部之內面接合窗玻璃8時，在充分確保為確保該接合部之密封性所必要之低熔點玻璃9的填充量的基礎上，可縮小抑制低熔點玻璃9露出於開口7內側的尺寸α。其結果，與無突起11之雷射模組(先前之雷射模組)中用相同量(相同片厚)之低熔點玻璃9將窗玻璃8接合之情形比較，可確保增大用於出射雷射光之有效直徑D。

<第2實施形態>

圖4係顯示本發明之第2實施形態之雷射模組之構造的剖面圖。該第2實施形態與上述第1實施形態比較，共通點為於帽蓋6之開口7之周緣部形成突起11，然而帽蓋6整體之構造相異。

即，先前之第1實施形態中，係藉由將帽蓋6之素材之薄金屬板以衝壓加工成形，使帽蓋6全體形成為均勻之壁厚之帽型，而本第2實施形態係藉由將帽蓋6以鍛造、鑄造或削出加工(切削加工)成形，而作為帽蓋6全體之構造，形成為帽蓋6之直徑方向之壁厚Td厚於開口7周圍之光軸方向(圖4之上下方向)之壁厚Th之圓筒形。作為具體例，當將開口7周圍之光軸方向之壁厚Th設定為0.2 mm時，可將帽蓋6之直徑方向之壁厚Td設定為相當其2倍之0.4 mm。又，帽蓋6之上端面6A形成為與該帽蓋6之底面平行的平坦面。

另，以鑄造加工製造帽蓋6時，鑄造後有必要進行精加工(切削加工等)將帽蓋6精加工為特定之尺寸，而以鍛造或削出加工製造帽蓋6時，即使不進行如此精加工亦可將帽蓋6加工成特定之尺寸。又，帽蓋6之構成材料可為上述科伐鐵鎳鈷合金以外之金屬材料，例如銅。但，該情形有必要根據帽蓋6之形成材料而改變接合材料之種類。

此處，本發明之第2實施形態之雷射模組1，與上述第1實施形態比較，帽蓋6之直徑方向之壁厚Td增厚，為此帽蓋6之熱容量相應增大。因此，可利用帽蓋6外周之壁厚部分，將來自發光元件5之熱有效率地排出於外部。

具體地，如圖5所示，將本第2實施形態之雷射模組1安裝於光拾取裝置之滑動底座100時，藉由於帽蓋6之外周面與其相對之滑動底座100之內周面之間填充具有高熱傳導性之樹脂(例如散熱矽酮)12，可將發光元件5產生之熱以圖中虛線箭頭所示之傳熱路徑，從輔助安裝件4經由散熱器3、底座2及帽蓋6排出於滑動底座100。滑動底座100係設置為可於光拾取裝置中向成為資料之寫入或讀取對象的光碟的半徑方向往復移動。

相對於此，如圖6所示，將先前(或第1實施形態)之雷射模組50安裝於滑動底座100時，將發光元件5產生之熱以圖中一點鏈線之箭頭所示之傳熱路徑，從輔助安裝件4經由散熱器3及底座2排出於滑動底座100。因此，若比較雷射模組1與滑動底座100之間之熱接觸面積，可確保第2實施形態之熱接觸面積大於第1實施形態，為此熱電阻相應減小。因此，藉由採用第2實施形態之雷射模組1可獲得高散熱性。

又，如先前之雷射模組50，藉由薄金屬板之衝壓加工將帽蓋55形成為帽型時，亦有帽蓋形成材料之延伸性的影響，帽蓋55之高度尺寸H1(參照圖8)容易產生誤差。因此，帽蓋55之高度尺寸H1之精度降低。故，如上述圖6所示，將先前之雷射模組50安裝於滑動底座100時，以底座51之上面51A作為安裝基準面，該安裝基準面接觸於滑動底座100。關於此點，上述第1實施形態之雷射模組1亦為同樣。

相對於此，藉由鍛造、鑄造或削出加工將帽蓋6形成為圓筒形時，藉由加厚直徑方向之壁厚Td，使帽蓋6之高度尺寸H2不易產生誤差。因此，可高精度確保帽蓋6之高度尺寸H2。故，如圖7所示，對於上述滑動底座100之模組安裝面100A，僅藉由接觸帽蓋6之上端面6A，即可進行光軸方向之位置對準。

又，與將底座2之上面2A作為雷射模組1之安裝基準面之情形比較，從發光元件5之發光點至成為雷射模組1之安裝基準面之帽蓋6的上端面6A的距離Lp(參照圖4)縮短。其結果，例如如上述圖7所示，將由雷射模組1出射之雷射光用物鏡101聚光後照射於光碟102時，可高精度設定由雷射模組1之安裝基準面(6A)至成為雷射光之照射對象物的光碟102的距離Lk。

1．．．雷射模組

2．．．底座

3．．．散熱器

4．．．輔助安裝件

5．．．發光元件

6．．．帽蓋

7．．．開口

8．．．窗玻璃

9．．．低熔點玻璃

11．．．突起

圖1係顯示本發明之第1實施形態之雷射模組之構造的部分破斷圖。

圖2係顯示本發明之第1實施形態之雷射模組之構造的剖面圖。

圖3係安裝於底座之前之帽蓋之狀態的剖面圖。

圖4係顯示本發明之第2實施形態之雷射模組之構造的剖面圖。

圖5係本發明之第2實施形態之雷射模組之安裝構造的一例的說明圖。

圖6係先前之雷射模組之安裝構造的說明圖。

圖7係本發明之第2實施形態之雷射模組之安裝構造的另一例的說明圖。

圖8係顯示先前之雷射模組之構造的剖面圖。

圖9(A)、(B)係先前之雷射模組之問題的說明圖。

1．．．雷射模組

2．．．底座

2A．．．底座之上面

3．．．散熱器

4．．．輔助安裝件

5．．．發光元件

6．．．帽蓋

7．．．開口

8．．．窗玻璃

9．．．低熔點玻璃

11．．．突起

K．．．光軸

Claims (3)

1. 一種雷射模組，其特徵在於包含：底座，其係設有元件安裝用構造體；發光元件，其係藉由上述元件安裝用構造體而安裝於上述底座上；筒狀之帽蓋，其包圍上述發光元件並固定於上述底座，且具有能使上述發光元件發出之雷射光通過之開口；及光穿透板，其係藉由使用接合材料而被固定於上述帽蓋之內面，並堵塞上述開口；且上述帽蓋於上述開口之周緣部具有轉折之邊緣部；上述邊緣部界定沿著上述雷射光之光軸朝上述帽蓋的內側突出之環狀突起；上述光穿透板接合於面向上述帽蓋內側之上述環狀突起之緣部。
2. 如請求項1之雷射模組，其中上述帽蓋係形成為上述帽蓋之直徑方向之壁厚厚於上述開口周圍之光軸方向之壁厚的圓筒形。
3. 一種光拾取裝置，其特徵在於具有雷射模組，該雷射模組包含：底座，其係設有元件安裝用構造體；發光元件，其係藉由上述元件安裝用構造體而安裝於上述底座上；筒狀之帽蓋，其包圍上述發光元件並固定於上述底 座，且具有能讓上述發光元件發出之雷射光通過之開口，並堵塞上述開口；及光穿透板，其係藉由使用接合材料而被固定於上述帽蓋之內面，並堵塞上述開口；且上述帽蓋於之上述開口之周緣部具有轉折之邊緣部；上述邊緣部界定沿著上述雷射光之光軸朝上述帽蓋的內側突出之環狀突起；上述光穿透板接合於面向上述帽蓋內側之上述環狀突起之緣部。