JP2002164613A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JP2002164613A
JP2002164613A JP2000359552A JP2000359552A JP2002164613A JP 2002164613 A JP2002164613 A JP 2002164613A JP 2000359552 A JP2000359552 A JP 2000359552A JP 2000359552 A JP2000359552 A JP 2000359552A JP 2002164613 A JP2002164613 A JP 2002164613A
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laser device
switching element
switching
static electricity
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Hideshi Koizumi
秀史 小泉
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】LDを保護することができ、LDの組み込み工
程や、LDの扱いを容易にする半導体レーザ装置を提供
する。 【解決手段】通常状態では、nチャネルFET2がオン
であり、LD1のアノードとカソードがFET2を通じ
て実質的に短絡されている。このため、静電気が端子3
に加わっても、この静電気の殆どがFET2に流れる。
これにより、LED1が静電気から保護される。LD1
を発光駆動するときには、FET2のゲートに接続され
ている端子4に制御電圧(負電位)を印加して、FET
2をオフにする。この状態では、駆動電流を端子3に供
給すると、この駆動電流がLD1に流れ、LD1が発光
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
を含む半導体レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザ素子(レーザダイオード)
は、その静電耐圧が他の素子と比較して低い。これは、
レーザダイオード(以下LDと称す)そのものがGaA
lAs等の材質からなる単一のダイオードチップであっ
て、その構造が他の素子とは全く異なるためである。ま
た、LDに対して高速応答性が要求される場合は、その
静電容量を小さくされることも、静電耐圧の低下の要因
になっている。
【0003】この様なLDを静電対策が施されていない
集積回路に搭載したり、LDの端子が集積回路から外部
へと直接引き出されていると、静電気がLDに印加され
易く、LDが静電破壊されるという事態を招く。
【0004】このため、LDを各種の電子機器に組み込
む工程においては、静電気がLDに印加されない様に、
細心の注意がはらわれる。例えば、LDは、コンパクト
ディスクやビデオディスク等の光ディスクに対する情報
の読み出しや書き込むを行う光ピックアップに組み込ま
れる。この組み立て工程においては、例えば半田ごての
こて先に漏洩電流が流れない様に半田ごてをアースに接
続したり、作業者にアースバンドを着用させて、作業者
の体電位を低くしたり、LDはもとより、その端子に直
接触れない様にしたり、その周辺の光学部品に対しても
十分な配慮を必要とした。
【0005】また、LDに接続される基板上において
は、コンデンサ、抵抗及びコイル等の素子を用いて、L
Dを静電気から保護する回路を形成することもある。
【0006】図7は、従来の回路の一例を示している。
この回路では、LD101とコンデンサ102を並列接
続している。コンデンサ102の容量は、LD101の
容量よりも十分に大きくされている。このため、パルス
状の静電気のほとんどがコンデンサ102側に流れ、L
D101が静電気から保護される。
【0007】図8は、従来の回路の他の例を示してい
る。ここでは、プリント配線基板111上に、LD(図
示せず)のアノード及びカソードが接続される各端子1
12,113を設け、これらの端子112,113をそ
れぞれの配線パターン114,115に接続している。
各配線パターン112,113は、短絡ピン等(図示せ
ず)により短絡される。これにより、LDのアノード及
びカソード間が短絡され、LDが静電気から保護され
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図7に
示す従来の回路では、コンデンサ102として、μF単
位の大きな容量のものを適用するのが望ましいが、それ
程に大きな容量のものを適用することは困難である。ま
た、LDの可干渉性を低減するために、LDの入力電流
に対して、高周波電流を重畳する(入力電流を高周波変
調する)場合は、コンデンサ102に高周波電流の殆ど
が流れるという不都合を招く。
【0009】また、図8に示す従来の回路では、LDを
プリント配線基板111の各端子112,113に接続
した後に、各配線パターン112,113間を切断する
作業が必要となる。このときにも、先に述べたLDを組
み込む工程と同様に、十分な配慮が必要とされ、非常に
煩雑な作業を行う必要がある。
【0010】更に、これまでの説明では、LDを組み込
む工程での問題点を指摘したが、LDの製造工程、つま
りLDをマウントに搭載したり、これを出荷するときに
も、静電気に関しては細心の注意が要求され、工程管理
及び組み立て装置等に対しても、静電気の対策を施すこ
とが必須条件であった。
【0011】そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑
みてなされたものであり、LDを保護することができ、
LDの組み込み工程や、LDの扱いを容易にする半導体
レーザ装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザ
素子と、半導体レーザ素子に並列接続されたスイッチン
グ素子とを備え、スイッチング素子により、半導体レー
ザ素子のアノードとカソード間を導通している。
【0013】この様な構成の本発明によれば、スイッチ
ング素子により、半導体レーザ素子のアノードとカソー
ド間を導通しているので、静電気のほとんどがスイッチ
ング素子に流れ、半導体レーザ素子が静電気から保護さ
れる。
【0014】また、本発明においては、スイッチング素
子は、ノーマリーオンのnチャネル電界効果トランジス
タである。このスイッチング素子は、通常状態で、オン
となり、半導体レーザ素子のアノードとカソード間を接
続する。
【0015】次に、本発明の半導体レーザ装置は、半導
体レーザ素子と、半導体レーザ素子に並列接続されたス
イッチング素子と、半導体レーザ素子のアノードとカソ
ード間の電圧に応答して、スイッチング素子をオンにす
る切換え手段とを備えている。
【0016】この様な構成の本発明によれば、半導体レ
ーザ素子のアノードとカソード間の電圧に応答して、ス
イッチング素子がオンにされ、半導体レーザ素子のアノ
ードとカソード間がスイッチング素子を介して接続され
る。この状態では、静電気のほとんどがスイッチング素
子に流れるので、半導体レーザ素子が静電気から保護さ
れる。
【0017】また、本発明においては、スイッチング素
子は、ノーマリーオフのpチャネル電界効果トランジス
タである。
【0018】次に、本発明の半導体レーザ装置は、半導
体レーザ素子と、半導体レーザ素子に直列接続され、非
動作時にオフとなるスイッチング素子とを備えている。
【0019】この様な構成の本発明によれば、通常、ス
イッチング素子がオフあるため、半導体レーザ素子に電
流が流れることはなく、半導体レーザ素子が静電気から
保護される。
【0020】また、本発明においては、スイッチング素
子は、ノーマリーオフのnチャネル電界効果トランジス
タである。このスイッチング素子は、通常状態で、オフ
となり、半導体レーザ素子への電流経路を遮断する。
【0021】一方、本発明においては、スイッチング素
子は、半導体レーザ素子をマウントしたパッケージに収
納される。あるいは、スイッチング素子は、半導体レー
ザ素子のヒートシンクに一体化される。また、スイッチ
ング素子は、半導体レーザ素子及び受光素子を含む光検
出用集積回路に搭載される。
【0022】この様にパッケージ、ヒートシンク、光検
出用集積回路に、スイッチング素子を組み込めば、それ
ぞれの状態において、半導体レーザ素子が静電気から保
護される。
【0023】また、本発明においては、スイッチング素
子は、該スイッチング素子を切り換えるための入力端子
を有している。
【0024】この入力端子を通じてスイッチング素子を
切り換え、電流を半導体レーザ素子に流して、半導体レ
ーザ素子を発光駆動することができる。
【0025】更に、本発明においては、半導体レーザ素
子への電圧印加のときに、入力端子を通じてスイッチン
グ素子を切り換えている。
【0026】この様に半導体レーザ素子への電圧印加の
ときに、スイッチング素子を切り換えれば、必要なとき
にだけ、半導体レーザ素子に電流が流れる。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。
【0028】図1は、本発明の半導体レーザ装置の第1
実施形態を示す回路図である。本実施形態の装置では、
半導体レーザ素子(以下LDと称す)1と、ノーマリー
オンのnチャネル電界効果トランジスタ(以下nチャネ
ルFET又はFETと称す)2とを並列接続している。
【0029】通常状態では、nチャネルFET2がオン
であり、LD1のアノードとカソードがFET2を通じ
て実質的に短絡されている。このため、静電気が端子3
に加わっても、この静電気の殆どがFET2に流れる。
これにより、LED1が静電気から保護される。
【0030】LD1を発光駆動するときには、FET2
のゲートに接続されている端子4に制御電圧(負電位)
を印加して、FET2をオフにする。この状態では、駆
動電流を端子3に供給すると、この駆動電流がLD1に
流れ、LD1が発光する。
【0031】図2は、本発明の半導体レーザ装置の第2
実施形態を示す回路図である。本実施形態の装置では、
LD1と、ノーマリーオフのpチャネルFET(以下p
チャネルFET又はFETと称す)11と、コンデンサ
12とを並列接続している。
【0032】通常状態では、pチャネルFET11がオ
フである。静電気が端子3に加わると、コンデンサ12
が充電され、コンデンサ12の端子電圧が上昇する。こ
れに伴い、FET11のゲート側が負電位となり、FE
T11がオンとなる。これにより、LD1のアノードと
カソードがFET11を通じて実質的に短絡されて、端
子3からの静電気の殆どがFET11に流れ、LED1
が静電気から保護される。
【0033】ただし、LD1及びコンデンサ12の端子
電圧がLD1の耐電圧に達する前に、FET11がオン
になる必要がある。
【0034】LD1を発光駆動するときには、FET1
1のゲートに接続されている端子4に制御電圧(接地電
位)を印加して、FET11をオフにすると、端子3か
らの駆動電流がLD1に流れて、LD1が発光する。
【0035】図3は、本発明の半導体レーザ装置の第3
実施形態を示す回路図である。本実施形態の装置では、
LD1と、ノーマリーオフのnチャネルFET21とを
直列接続し、またLD1と抵抗22を並列接続してい
る。
【0036】通常状態では、nチャネルFET21がオ
フである。このため、静電気が端子3に加わっても、電
流がLD1に流れることはなく、LD1が静電気から保
護される。あるいは、オフのFET21を通じて電流が
流れたとしても、FET21のドレイン−ソース間の抵
抗が十分に高いので、LD1に加わる電圧が十分に下降
し、この結果としてLD1が保護される。
【0037】LD1を発光駆動するときには、FET1
1のゲートに接続されている端子4に制御電圧(正電
位)を印加して、FET11をオンにすると、端子3か
らの駆動電流がLD1に流れて、LD1が発光する。
【0038】ここで、端子4の制御電圧として、電圧源
からLD1の駆動回路に供給される電圧を適用しても良
い。これにより、LD1の駆動と同時に、FET11を
オンにすることができる。
【0039】尚、第1、第2及び第3実施形態におい
て、それぞれの回路の動作が損なわれない程度に、受動
素子等を適宜に追加しても構わない。また、図1乃至図
3において、同様の作用を果たす部位には同じ符号を付
している。
【0040】図4は、第1乃至第3実施形態のいずれか
の半導体レーザ装置を搭載した電子部品を示している。
この電子部品では、接地ピン31、図1乃至図3の端子
3に対応する入力ピン32、及び図1乃至図3の端子4
に対応する制御ピン33をステム34に設け、プリント
配線基板35及びLD1をステム34上に突設された柱
部36に取り付けている。プリント配線基板35上の回
路は、それぞれのワイヤー(金線)37を介してLD
1、入力ピン32及び制御ピン33等に接続されてお
り、LD1、入力ピン32及び制御ピン33と共に第1
乃至第3実施形態のいずれかの装置を構成する。また、
この電子部品は、図示されないパッケージにより覆われ
る。
【0041】図5は、第1乃至第3実施形態のいずれか
の半導体レーザ装置を搭載した他の電子部品を示してい
る。ここでも、接地ピン31、入力ピン32、及び制御
ピン33をステム34に設けている。また、ヒートシン
ク38をステム34上に突設された柱部36に取り付
け、このヒートシンク38にLD1を取り付けている。
このヒートシンク38は、シリコンからなり、この内部
に回路が形成されている。ヒートシンク38内の回路
は、それぞれのワイヤー37を介してLD1、入力ピン
32及び制御ピン33等に接続されており、LD1、入
力ピン32及び制御ピン33と共に第1乃至第3実施形
態のいずれかの装置を構成する。また、この電子部品
は、図示されないパッケージにより覆われる。
【0042】尚、図4及び図5において、同様の作用を
果たす部位には同じ符号を付している。
【0043】図6は、第1乃至第3実施形態のいずれか
の半導体レーザ装置を搭載した光検出用集積回路を示し
ている。図6(a)は、光検出用集積回路の側面図であ
り、図6(b)は、光検出用集積回路の平面図である。
【0044】この光検出用集積回路は、コンパクトディ
スクやビデオディスク等の光ディスクに対する情報の読
み出しや書き込むを行う光ピックアップに組み込まれる
ものであって、レーザー光を光ディスクに照射し、光デ
ィスクで反射された光を受光して、この光を電気信号に
変換する。
【0045】この光検出用集積回路では、半導体チップ
41上に、LD1と、LD1から出射されたレーザー光
を光ディスクの方向へ反射するミラー42と、光ディス
クで反射された光を受光して、この光を電気信号に変換
する受光素子43と、図1乃至図3の端子3に対応する
入力電極44と、図1乃至図3の端子4に対応する制御
電極45とを設けている。入力電極44、制御電極45
及び他の電極は、それぞれのワイヤー46を介して各外
部端子47に接続されている。また、半導体チップ41
には、回路が作り込まれている。この半導体チップ41
内の回路は、LD1、入力電極44、制御電極45等に
接続されており、LD1、入力電極44、制御電極45
と共に第1乃至第3実施形態のいずれかの装置を構成す
る。
【0046】また、第3実施形態の装置を光検出用集積
回路に組み込む場合は、制御電極45の制御電圧とし
て、集積回路の電源電圧を適用することができる。これ
により、集積回路の起動と同時に、FET21がオンと
なり、駆動電流を入力電極44を通じてLD1に供給
し、LD1を発光駆動することが可能になる。
【0047】この様な図4及び図5に示す電子部品及び
図6に示す光検出用集積回路では、各ワイヤーによる接
続が終了した時点で、第1乃至第3実施形態の装置が組
み込まれ、LD1の静電破壊の予防措置が完了する。こ
れ以降の工程では、LD1が静電気から保護されるの
で、静電破壊の発生頻度が大幅に低減する。従って、こ
れらの電子部品や光検出用集積回路を電子機器に組み込
む製造工程においては、LDの静電破壊を格別に意識す
る必要がなく、作業環境の管理が容易になる。例えば、
従来の様に、配線パターンを利用して、LDのアノード
とカソード間を短絡したり遮断するという作業を必要と
せず、大掛かりな静電気防止対策を必要としない。ま
た、静電気によるダメージをLDに与えずに済み、LD
の特性劣化を未然に防止することができる。
【0048】また、図5に示す電子部品と同様に、LD
及び回路をヒートシンクに組み込み、静電破壊の予防措
置を施せば、このヒートシンクそのものを製品として提
供することが可能であり、従来は困難と考えられていた
ベアチップに近い状態での製品形態を実現することがで
きる。
【0049】尚、本発明は、上記各実施形態に限定され
るものでなく、多様に変形することができる。例えば、
多様な種類のFETを適用することが可能であり、また
他の種類のスイッチング素子を適用しても構わない。
【0050】
【発明の効果】以上説明した様に本発明の半導体レーザ
装置によれば、スイッチング素子により、半導体レーザ
素子のアノードとカソード間を導通しているので、静電
気のほとんどがスイッチング素子に流れ、半導体レーザ
素子が静電気から保護される。
【0051】例えば、スイッチング素子は、ノーマリー
オンのnチャネル電界効果トランジスタである。このス
イッチング素子は、通常状態で、オンとなり、半導体レ
ーザ素子のアノードとカソード間を接続する。
【0052】また、本発明の半導体レーザ装置によれ
ば、半導体レーザ素子のアノードとカソード間の電圧に
応答して、スイッチング素子をオンにして、半導体レー
ザ素子のアノードとカソード間をスイッチング素子を介
して接続している。この状態では、静電気のほとんどが
スイッチング素子に流れるので、半導体レーザ素子が静
電気から保護される。
【0053】例えば、スイッチング素子は、ノーマリー
オフのpチャネル電界効果トランジスタである。
【0054】また、本発明の半導体レーザ装置によれ
ば、半導体レーザ素子に、非動作時にオフとなるスイッ
チング素子を直列接続している。通常、スイッチング素
子がオフあるため、半導体レーザ素子に電流が流れるこ
とはなく、半導体レーザ素子が静電気から保護される。
【0055】例えば、スイッチング素子は、ノーマリー
オフのnチャネル電界効果トランジスタである。このス
イッチング素子は、通常状態で、オフとなり、半導体レ
ーザ素子への電流経路を遮断する。
【0056】一方、本発明によれば、スイッチング素子
は、半導体レーザ素子をマウントしたパッケージに収納
される。あるいは、スイッチング素子は、半導体レーザ
素子のヒートシンクに一体化される。また、スイッチン
グ素子は、半導体レーザ素子及び受光素子を含む光検出
用集積回路に搭載される。
【0057】この様にパッケージ、ヒートシンク、光検
出用集積回路に、スイッチング素子を組み込めば、それ
ぞれの状態において、半導体レーザ素子が静電気から保
護される。
【0058】また、本発明によれば、スイッチング素子
は、該スイッチング素子を切り換えるための入力端子を
有している。この入力端子を通じてスイッチング素子を
切り換え、電流を半導体レーザ素子に流して、半導体レ
ーザ素子を発光駆動することができる。
【0059】更に、本発明によれば、半導体レーザ素子
への電圧印加のときに、入力端子を通じてスイッチング
素子を切り換えているので、必要なときにだけ、半導体
レーザ素子に電流が流れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体レーザ装置の第1実施形態を示
す回路図である。
【図2】本発明の半導体レーザ装置の第2実施形態を示
す回路図である。
【図3】本発明の半導体レーザ装置の第3実施形態を示
す回路図である。
【図4】第1乃至第3実施形態のいずれかの半導体レー
ザ装置を搭載した電子部品を概略的に示す側面図であ
る。
【図5】第1乃至第3実施形態のいずれかの半導体レー
ザ装置を搭載した他の電子部品を概略的に示す側面図で
ある。
【図6】(a)は第1乃至第3実施形態のいずれかの半
導体レーザ装置を搭載した光検出用集積回路を示す側面
図であり、(b)は光検出用集積回路を示す平面図であ
る。
【図7】従来の半導体レーザ装置を示す回路図である。
【図8】半導体レーザ素子が搭載される従来のプリント
配線基板を例示する図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザ素子(LD) 2,21 nチャネル電界効果トランジスタ 3,4 端子 11 pチャネル電界効果トランジスタ 12 コンデンサ 22 抵抗 31 接地ピン 32 入力ピン 33 制御ピン 34 ステム 35 プリント配線基板 36 柱部 37,46 ワイヤー 38 ヒートシンク 41 半導体チップ 42 ミラー 43 受光素子 44 入力電極 45 制御電極 47 外部端子

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子
    に並列接続されたスイッチング素子とを備え、スイッチ
    ング素子により、半導体レーザ素子のアノードとカソー
    ド間を導通したことを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. 【請求項2】 スイッチング素子は、ノーマリーオンの
    nチャネル電界効果トランジスタであることを特徴とす
    る請求項1に記載の半導体レーザ装置。
  3. 【請求項3】 半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子
    に並列接続されたスイッチング素子と、半導体レーザ素
    子のアノードとカソード間の電圧に応答して、スイッチ
    ング素子をオンにする切換え手段とを備えることを特徴
    とする半導体レーザ装置。
  4. 【請求項4】 スイッチング素子は、ノーマリーオフの
    pチャネル電界効果トランジスタであることを特徴とす
    る請求項3に記載の半導体レーザ装置。
  5. 【請求項5】 半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子
    に直列接続され、非動作時にオフとなるスイッチング素
    子とを備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
  6. 【請求項6】 スイッチング素子は、ノーマリーオフの
    nチャネル電界効果トランジスタであることを特徴とす
    る請求項5に記載の半導体レーザ装置。
  7. 【請求項7】 スイッチング素子は、半導体レーザ素子
    をマウントしたパッケージに収納されたことを特徴とす
    る請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体レーザ装
    置。
  8. 【請求項8】 スイッチング素子は、半導体レーザ素子
    のヒートシンクに一体化されたことを特徴とする請求項
    1乃至6のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
  9. 【請求項9】 スイッチング素子は、半導体レーザ素子
    及び受光素子を含む光検出用集積回路に搭載されたこと
    を特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体
    レーザ装置。
  10. 【請求項10】 スイッチング素子は、該スイッチング
    素子を切り換えるための入力端子を有することを特徴と
    する請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体レーザ装
    置。
  11. 【請求項11】 半導体レーザ素子への電圧印加のとき
    に、入力端子を通じてスイッチング素子を切り換えるこ
    とを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の半導
    体レーザ装置。
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