JP2010098148A - フレーム型レーザーダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】 光ピックアップ装置の薄型化に適したフレーム型レーザーダイオードを提供する。
【解決手段】 光ディスクに記録されている信号を読み出す光ピックアップ装置のレーザー光源として使用されるとともに金属製のリードフレームに設けられている平面上にレーザーダイオードチップが搭載されるフレーム型レーザーダイオードであり、レーザーダイオードチップ１９のＰＮ接合面１９Ａをリードフレーム１７の平面に対して垂直になるように配置したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスクに記録されている信号の読み出し動作や光ディスクに信号の記録動作を行う光ピックアップ装置のレーザー光源として使用されるフレーム型レーザーダイオードに関する。

光ピックアップ装置から照射されるレーザー光を光ディスクの信号記録層に照射することによって信号の読み出し動作や信号の記録動作を行うことが出来る光ディスク装置が普及している。

光ディスク装置としては、ＣＤやＤＶＤと呼ばれる光ディスクを使用するものが一般に普及している。ＣＤ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うレーザー光としては、波長が７８０ｎｍである赤外光が使用され、ＤＶＤ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うレーザー光としては、波長が６５０ｎｍの赤色光が使用されている。

そして、前記ＣＤ規格の光ディスクにおける信号記録層の上面に設けられている保護層の厚さは１．２ｍｍであり、この信号記録層から信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数は０．４５と規定されている。また、ＤＶＤ規格の光ディスクにおける信号記録層の上面に設けられている保護層の厚さは０．６ｍｍであり、この信号記録層から信号の読み出し動作を行うために使用される対物レンズの開口数は０．６と規定されている。

ＤＶＤ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行う光ピックアップ装置の構成について図５に示した概略図を参照にして説明する、
図５において、１はＤＶＤ規格の光ディスク、即ち同図において破線で示す位置に信号記録層Ｌが設けられている光ディスクＤに集光されるレーザー光を放射するレーザーダイオードであり、赤色波長帯６４５ｎｍ〜６７５ｎｍの波長、例えば６５０ｎｍのレーザー光を生成するように構成されている。

２は前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光が入射される位置に設けられている回折格子であり、０次回折光であるメインビームと±１次回折光であるサブビームとを分離生成する作用を成すものである。３は前記回折格子２を透過したレーザー光が入射される１／２波長板であり、偏光方向を調整する作用を成すものである。

４は前記１／２波長板３を透過したレーザー光が入射される偏光ビームスプリッタであり、Ｐ偏光光の一部を反射させるとともにその殆どを透過させ、且つＳ偏光光は反射させる制御膜４ａが設けられている。前記レーザーダイオード１から放射されるレーザー光は、前記１／２波長板２によってＰ偏光光に変換されて前記偏光ビームスプリッタ４に入射されるように構成されている。

５は前記偏光ビームスプリッタ４に設けられている制御膜４ａによって反射されるレーザー光が照射される位置に設けられているフロントモニターダイオードであり、レーザーダイオード１から放射されるレーザー光の強度に対応したモニター信号を出力するように構成されている。従って、斯かるフロントモニターダイオード５から得られるモニター信号を利用してレーザーダイオード１に供給される駆動信号のレベルを調整することによってレーザーダイオード１から放射されるレーザー光の強度を所望のレベルになるように自
動的に制御することが出来る。

６は前記偏光ビームスプリッタ４を透過したレーザー光が入射される位置に設けられているコリメートレンズであり、入射されるレーザー光を平行光に変換する作用を成すものである。７は前記コリメートレンズ６にて平行光に変換されたレーザー光が入射される反射ミラーであり、光軸を直角方向に変更する作用を成すものである。

８は前記反射ミラー７によって反射されたレーザー光が入射される位置に設けられている１／４波長板であり、レーザー光を直線偏光光から円偏光光に、またその反対に円偏光光から直線偏光光に偏光する作用を成すものである。９は前記１／４波長板８を透過したレーザー光が照射される位置に設けられているとともに開口数が０．６になるように構成されている対物レンズであり、レーザー光を光ディスクＤの信号記録層Ｌに集光させる作用を成すものである。

前記光ディスクＤに設けられている信号記録層Ｌに対物レンズ９によって集光されたレーザー光は、各信号記録層Ｌにて反射されて対物レンズ９に光ディスクＤ側から戻り光として入射される。前記対物レンズ９に入射された戻り光は、該対物レンズ９を透過した後１／４波長板８に入射される。

前記１／４波長板８に入射された戻り光は、該１／４波長板８によって円偏光光から直線偏光光に変換されるが、光ディスクＤに照射するべく該１／４波長板８に入射されるレーザー光はＰ偏光光であるので、戻り光はＳ偏光光となる。前記１／４波長板８によってＳ偏光光に変換された戻り光は、反射ミラー７によって反射された後コリメートレンズ６に入射される。

前記コリメートレンズ６に入射された戻り光は、該コリメートレンズ６を透過して偏光ビームスプリッタ４に入射される。前記偏光ビームスプリッタ４に入射される戻り光は、前述したように前記１／４波長板８によってＳ偏光光に変換されているため該偏光ビームスプリッタ４に設けられている制御膜４ａを透過することなく全て反射せしめられる。

１０は前記偏光ビームスプリッタ４に設けられている制御膜４ａにて反射された戻り光が入射される位置に設けられているセンサーレンズであり、フォーカスエラー信号を生成するための非点収差を発生させるともに戻り光を光検出器１１に設けられている受光部に照射させる作用を成すものである。斯かる光検出器１１には、４分割センサーと呼ばれる受光部が組み込まれており、斯かる受光部から得られる信号に基づいてフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号が生成されるが、斯かる動作は周知であるのでその説明は省略する。

図５の概略図に示した光学構成の光ピックアップ装置において、フォーカス制御動作、トラッキング制御動作及び読み出される信号の復調動作等を行うことによって光ディスクＤの信号記録層Ｌに記録されている信号の読み出し動作や該信号記録層Ｌへの信号の記録動作を行うことが出来るが、次に信号記録層Ｌ上にレーザー光が照射されて生成されるスポットの形状について説明する。

レーザーダイオード１には、レーザー光を放射するレーザーダイオードチップが組み込まれているが、斯かるレーザーダイオードチップは、周知のようにＰＮ接合面と呼ばれる活性層が設けられている。そして、斯かるＰＮ接合面から放射されるレーザー光は、活性層と水平な方向の径に対して活性層と垂直方向の径の方が長い楕円形状になるという特性を有している。

斯かる楕円形状のレーザー光がレーザーダイオード１から放射されるので、対物レンズ９の集光動作によって光ディスクＤの信号記録層Ｌに照射形成されるレーザースポットは楕円形状になる。

斯かる楕円形状のレーザースポットによって信号記録層Ｌに記録されている信号の読み取り動作は行われるが、その楕円形状の長径方向と信号トラックの方向とを最適な関係にする必要がある。ＤＶＤ＋Ｒと呼ばれる規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行うためには、レーザースポットの長径方向を信号トラックに対して直角になるように配置した方が有利であるが、斯かる配置ではＤＶＤ−Ｒ規格の光ディスクに設けられているＬＰＰ信号(アドレス信号)を読み取ることが困難になるという問題がある。

斯かる問題を解決するために、図６に示すようにレーザースポットの長径方向を信号トラックに対して６０度傾斜させることが行われている。また、レーザーダイオードとしては、円筒状のパッケージより成るキャン型と扁平状のパッケージより成るフレーム型とがある。ノート型のパーソナルコンピューターに組み込まれる光ディスク装置は、薄型化が要求されており、斯かる光ディスク装置に組み込まれる光ピックアップ装置も薄型化が要求されることになる。

フレーム型のレーザーダイオードは、キャン型よりも薄型に適しているので、薄型の光ピックアップ装置に組み込まれるレーザーダイオードは、フレーム型が一般的である。

図７はフレーム型のレーザーダイオードが組み込まれた光ピックアップ装置を示す側面図であり、同図において、１２は光ピックアップ装置を構成する基台であり、光ディスクに対向する平面である上面１２Ａと該上面１２Ａと平行に設けられている下面１２Ｂが設けられている。

斯かる構成において、図５にて説明した各光学部品は、前記上面１２Ａと下面１２Ｂとの間に配置されており、光ピックアップ装置では、上面１２Ａと下面１２Ｂとの間の距離、即ち厚さを薄くすることが要求されている。

１３はフレーム型のレーザーを構成する金属製のリードフレームであり、平板部１３Ａが設けられている。１４は前記リードフレーム１３の平板部１３Ａに固定されているサブマウントであり、該サブマウント１４上にレーザーダイオードチップ１５が固定されているとともに該レーザーダイオードチップ１５の一方の極と電気的に接続されている。

１６は前記リードフレーム１３とレーザーダイオードへ駆動信号を供給するべく設けられる端子フレームとを合成樹脂材料をモールドすることによって固定する樹脂枠である。斯かる端子フレームは、レーザー駆動回路と接続される端子であり、少なくとも一対設けられており、斯かる端子フレームと前記レーザーダイオードチップ１５の一方の極及びサブマウント１４とワイヤーによって電気的に接続されている。

斯かる構成において、レーザーダイオードチップ１５のＰＮ接合面１５Ａは、図示したようにリードフレーム１３の平板部１３Ａと平行になるように構成されている。斯かる構成において、光ディスクＤの信号記録層Ｌに集光されて生成されるレーザースポットを図６に示すように信号トラックに対して６０度傾斜させるためには、レーザーダイオード１から放射されたレーザー光を対物レンズ９に導くべく設けられている光学系に対してレーザースポットを傾斜させるための光学部品を配置させる必要がある。

光学系にレーザースポットを信号トラックに対して傾斜させるための光学部品を設ければ、光ピックアップ装置を構成する基台１２の厚さを変更することなくフレーム型レーザ
ーダイオードを使用することが出来るが、構成が複雑になるとともに部品数が増大するので、価格が上昇するという問題がある。

斯かる問題を解決する簡単な方法として図８に示すようにフレーム型レーザーダイオードを回転させて配置する方法がある。即ち、レーザーダイオードを図示したように傾斜させて配置するとレーザーダイオードチップ１５のＰＮ接合面１５Ａがレーザー光の光軸を中心として回転せしめられるので、信号トラックに対してレーザースポットの長径方向の角度を図６に示すように変更設定することが出来る。

フレーム型レーザーダイオードを回転させることによって信号トラックに対するレーザースポットの傾斜角度を最適に状態になるように変更設定することは出来るものの図８に示すように光ピックアップ装置を構成する基台１２の厚さが大きく増大するという問題がある。斯かる問題を解決する方法としてリードフレーム１３に固定されるレーザーダイオードチップ１５の角度を変更する技術が提案されている。（特許文献１参照。）
特開２００６−２６９８５７号公報

図９の(ａ)(ｂ)(ｃ)は前述した特許文献に記載されているリードフレームの形状を示すものであり、斯かる形状のリードフレームを使用すればフレーム型レーザーダイオードを使用した光ピックアップ装置の薄型化を行うことが出来るもののリードフレーム自体に傾斜面を持つチップ実装部を形成するようにしているので、製造が簡単ではないだけでなく種々なレーザースポットの傾斜角度が必要な光ピックアップ装置に対応させるためには種々な傾斜角度の実装部が形成されているリードフレームを個々の光ピックアップ装置に対応させて製造する必要があるので、価格の上昇を抑えることが出来ないという問題がある。

更に、リードフレーム上に固定されているレーザーダイオードチップの極と端子フレームとは、ワイヤーによって電気的に接続されるが、斯かる接続動作はワイヤーボンディングと呼ばれる溶接技術によって行われている。

そして、レーザーダイオードチップと端子フレームとをワイヤーによって電気的に接続するワイヤーボンディング方法としては、超音波を利用した超音波ボンディングと呼ばれる方法が一般に多く採用されている。斯かる超音波ボンディングは、超音波振動によって接着部を振動させることによって温度を上昇させ、端子とワイヤーとを溶着させることによって行われる。

斯かる超音波ボンディングは、ワイヤーの接着部である端子、即ちレーザーダイオードチップに設けられている端子に対してワイヤーを垂直に接触させるとともに超音波を端子に対して垂直方向から付加しなければ効率良く溶着させることが出来ないという特性がある。

特許文献に記載されたリードフレームは、図９に示したようにレーザーダイオードチップが固定される実装部が傾斜しているので、前述した超音波ボンディング動作を効率良く行うことが出来ないという問題がある。

本発明は、前述した問題を解決することが出来るだけでなく光ピックアップ装置の薄型化に適したフレーム型レーザーダイオードを提供しようとするものである。

本発明は、光ディスクに記録されている信号を読み出す光ピックアップ装置のレーザー光源として使用されるとともに金属製のリードフレームに設けられている平面上にレーザーダイオードチップが搭載されるフレーム型レーザーダイオードにおいて、レーザーダイオードチップのＰＮ接合面をリードフレームの平面に対して垂直になるように配置したことを特徴とするものである。

本発明のフレーム型レーザーダイオードは、レーザーダイオードチップのＰＮ接合面をリードフレームの平面に対して垂直になるように配置したので、光ピックアップ装置を構成する基台に対する回転角度を小さくすることが出来、その結果光ピックアップ装置の薄型化に対して大きな効果を奏するものである。

また、本発明のフレーム型レーザーダイオードは、サブマウントにレーザーダイオードチップを固定した後に該レーザーダイオードチップと印刷配線パターンとをワイヤーボンディングにて接続し、該サブマウントをリードフレームに固定するようにしたので、超音波振動を利用する溶接動作を効率良く行うことが出来るとともに接続動作を確実に行うことが出来るという利点を有している。

図１は本発明のフレーム型レーザーダイオードを示す側面図、図２は本発明のフレーム型レーザーダイオードを示す平面図、図３は本発明に係るフレーム型のレーザーダイオードが組み込まれた光ピックアップ装置を示す側面図、図４は本発明のフレーム型レーザーダイオードの製造方法を説明するための要部の斜視図である。

図１において、１７はフレーム型のレーザーダイオードを構成する金属製のリードフレームであり、主平面である平板部１７Ａが設けられている。１８はレーザーダイオードチップ１９が図示したように側面１８Ａに固定されているサブマウントであり、前記リードフレーム１７の平板部１７Ａに設けられている実装部に接着固定されている。

本発明のフレーム型レーザーダイオードは、図１に示したように構成されているが、同図より明らかなようにレーザーダイオードチップ１９のＰＮ接合面１９Ａは、リードフレーム１７の平板部１７Ａである平面に対して垂直になるように構成されている。

図３は斯かる構成のフレーム型レーザーダイオードを信号トラックに対するレーザースポットの長径方向の角度を図６に示す角度になるように光ピックアップ装置の基台２０に組み込んだ状態を示す側面図である。同図より明らかなように本発明のフレーム型レーザーダイオードは、レーザーダイオードチップ１９のＰＮ接合面１９Ａをリードフレーム１７の平面に対して垂直になるように配置したので、フレーム型レーザーダイオードの基台２０に対する回転角度を図８に示す従来のフレーム型レーザーダイオードより小さくすることが出来る。

従って、本発明のフレーム型レーザーダイオードを光ピックアップ装置の基台２０に組み込む場合に基台２０の厚さを従来のフレーム型レーザーダイオードを使用する場合と比較して薄くすることが出来ることになる。

以上に説明したように本発明のフレーム型レーザーダイオードは構成されているが、次に組み立てについて説明する。

図４は本発明のフレーム型レーザーダイオードを構成するサブマウント１８の構成を説明するための斜視図である。同図において、２１はサブマウント１８の側面１８Ａから上
面１８Ｂに亘って配線されている印刷配線パターン、２２は前記印刷配線パターン２１とサブマウント１８の導電面１８Ｃとを電気的に遮断する絶縁パターンである。

斯かる構成において、レーザーダイオードチップ１９の一方の電極は銀ペースト等の導電性接着剤によってサブマウント１８の導電面１８Ｃに接着固定されるとともに他方の電極はワイヤー２３によって前記印刷配線パターン２１と電気的に接続される。斯かるワイヤー２３のレーザーダイオードチップ１９の電極への接続及び印刷配線パターン２１との接続動作は超音波ボンディングによって行われる。斯かる超音波ボンディング動作は、サブマウント１８の側面１８Ａに対して垂直方向から行うことが出来るので、ワイヤー２３のレーザーダイオードチップ１９の電極への接続動作及び印刷配線パターン２１との接続動作を効率良く、且つ確実に行うことが出来る。

前述したようにレーザーダイオードチップ１９のサブマウント１８への固定動作は行われるが、このようにして組み立てられたサブマウント１８をリードフレーム１７に設けられている平板部１７Ａの実装部に接着固定することによって該サブマウント１８を所定の位置に固定することが出来る。

図２に示す平面図において、２４は前記リードフレーム１７とレーザーダイオードチップ１９へ駆動信号を供給するべく設けられる端子フレーム２５、２６とを固定保持する樹脂枠であり、合成樹脂材料をモールドすることによって製造されるように構成されている。斯かる端子フレーム２５、２６は、レーザー駆動回路と電気的に接続される端子であり、少なくとも一対設けられている。斯かる端子フレーム２５及び２６は、ワイヤー２７及び２８によって各々サブマウント１８に印刷配線されている印刷配線パターン２１及びサブマウント１８の導電面１８Ｃと接続されている。

そして、サブマウント１８に印刷配線されている印刷配線パターン２１と端子フレーム２５とを接続するワイヤー２７の接続動作及びサブマウント１８の導電面１８Ｃと端子フレーム２６とを接続するワイヤー２８の接続動作は、前述した超音波ボンディング動作によって行われる。斯かる超音波ボンディング動作は、サブマウント１８の上面に対して垂直方向及び端子フレーム２５、２６に対して垂直方向から行うことが出来るので、ワイヤー２７及び２８の各部との接続動作を効率良く、且つ確実に行うことが出来る。

また、本発明に係るリードフレーム１７において、樹脂枠２４から外部に突出した部分には、光ピックアップ装置の基台２０への固定を行う透孔２９、３０が設けられている。従って、斯かる透孔２９、３０を利用して螺子等にてレーザーダイオードの固定動作を行うことが出来る。そして、レーザーダイオードチップ１９から発生する熱は、前記リードフレーム１７及び該リードフレーム１７による基台２０への伝達作用によって逃がすことが出来る。

尚、本実施例では、ＤＶＤ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行う光ピックアップ装置に使用されるレーザーダイオードについて説明したが、ＣＤ規格の光ディスクに記録されている信号の読み出し動作を行う光ピックアップ装置に使用されるレーザーダイオードに採用することは勿論出来る。更に、ＤＶＤ規格及びＣＤ規格の各光ディスクに対応した２波長のレーザー光を放射する２波長レーザーダイオードが組み込まれるフレーム型レーザーダイオードに採用することも可能である。

また、本実施例では、リードフレーム１８に光ピックアップ装置の基台１７への固定を行うための透孔２６、２７を設けたが、固定を行うための手段としては切り欠き等を設けることも出来る。

本発明のフレーム型レーザーダイオードを示す側面図である。 本発明のフレーム型レーザーダイオードを示す平面図である。 本発明に係るフレーム型レーザーダイオードが組み込まれた光ピックアップ装置を示す側面図である。 本発明のフレーム型レーザーダイオードの製造方法を説明するための要部の斜視図である。 本発明に係る光ピックアップ装置の光学系を説明するための概略図である。 信号トラックとレーザースポットとの関係を説明するための図である。 従来のフレーム型レーザーダイオードが組み込まれた光ピックアップ装置を示す側面図である。 従来のフレーム型レーザーダイオードが組み込まれた光ピックアップ装置を示す側面図である。 従来のリードフレームの形状を示す側面図である。

符号の説明

１７ リードフレーム
１７Ａ 平板部
１８ サブマウント
１９ レーザーダイオードチップ
２１ 印刷配線パターン
２２ 絶縁パターン
２４ 樹脂枠

Claims (4)

1. 光ディスクに記録されている信号を読み出す光ピックアップ装置のレーザー光源として使用されるとともに金属製のリードフレームに設けられている平面上にレーザーダイオードチップが搭載されるフレーム型レーザーダイオードであり、レーザーダイオードチップのＰＮ接合面をリードフレームの平面に対して垂直になるように配置したことを特徴とするフレーム型レーザーダイオード。
2. レーザーダイオードチップが載置されるとともに該レーザーダイオードチップの一方の極と電気的に接続され、且つリードフレームに固定されるサブマウントに他方の極と電気的に接続される印刷配線パターンを形成したことを特徴とする請求項１に記載のフレーム型レーザーダイオード。
3. サブマウントにレーザーダイオードチップを固定した後に該レーザーダイオードチップと印刷配線パターンとをワイヤーボンディングにて接続し、該サブマウントをリードフレームに固定するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のフレーム型レーザーダイオード。
4. リードフレームを樹脂にてモールドすることによって樹脂枠を形成し、該樹脂枠によってリードフレームと印刷配線パターンとワイヤーボンディングにて接続される端子フレームとを固定するようにしたことを特徴とする請求項３に記載のフレーム型レーザーダイオード。

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