JP4329012B2 - 光ピックアップ、レーザ発光装置及び光ディスクドライブ - Google Patents

Description

本発明は光ディスクドライブの光ピックアップ、レーザ発光装置及び光ディスクドライブに適用して好適なものである。

近年、光ディスクドライブに対して小型情報端末への搭載を前提とした小型化への要求が高まっており、その基幹デバイスである光ピックアップにおいても小型化が求められている。光ピックアップは、例えば、レーザ光源としてのレーザダイオード、再生信号検出用PDIC（Photodiode IC）、サーボ信号生成用ホログラム等を有する光集積素子が組み込まれて構成されている。この光集積素子は、主として小型軽量を特徴とする光ディスクドライブに適用するために開発されている。

ここで、近年の高密度記録化に対する要求に伴い、光集積素子のレーザ光源として短波長の青紫色レーザダイオードが用いられるようになっている。かかる青紫色レーザダイオードは、ディスク面上におけるビーム径を従来に比して小さくすることができるというという特徴を有するため、高密度記録化に大きく貢献するが、赤色レーザダイオードなどと比較すると、同じ光パワーを出すために必要な投入電力が大きく、このため動作時におけるレーザダイオードからの発熱量が大きいという不利な面も併せ持っている。

また、光集積素子のような小型のデバイスにおいては、素子自体の熱容量が小さいため、青紫色レーザダイオードを搭載した場合、効率よく放熱を行わないと著しい温度上昇が発生してしまうという問題がある。さらに、レーザダイオードを光ピックアップベースに搭載して位置を調整する際には（いわゆるアライメント）、当該レーザダイオードを発光させながら調整を行うため、この状態においても効率よく放熱を行う必要がある。

このような光集積素子におけるレーザダイオードの放熱対策として、光集積素子をフレキシブル基板に実装し、レーザダイオードの熱を当該フレキシブル基板を介してベースに伝熱して放熱する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２２５５５公報

ところが、フレキシブル基板の回路パターンの厚さは通常１５〜４０[μm]程度であるため、その伝熱断面積に限りがあり、例えば２層ディスクに対応するためにハイパワーレーザ出力を要求される場合、レーザダイオードからの熱を十分に放熱し得ないという問題があった。

また図７に示すように、光ピックアップベース４０に対するレーザダイオード４１の取り付け位置ｘ、ｙを平面的に調整する従来のアライメントに加えて、レーザダイオード４１の３次元的な取り付け角度θｘ、θｙを調整することにより、光検出器（図示せず）に正しい光を入射させ、集積素子や他の光学部品の組立て誤差に伴う性能ばらつきを抑えるようにすることが考えられるが、このような多自由度のアライメントを行う場合、アライメントが完了したレーザダイオード４１の取り付けプレート４２と光ピックアップベース４０との間の空間に接着剤４３を充填することにより、調整角度を保ったまま当該レーザダイオード４１を固定する、いわゆる空間接着という手法が用いられる。そして、この場合レーザダイオード４１と光ピックアップベース４０とが密着せず、これによりレーザダイオード４１からの熱を十分に放熱し得なくなるという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、レーザダイオードが発する熱を確実に放熱し得る光ピックアップ、レーザ発光装置及び光ディスクドライブを提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、光ビームを出射するレーザダイオードと、レーザダイオードが所定のサブマウントを介して取り付けられた放熱板と、互いに絶縁された第１の導電層と第２の導電層とを有し、当該第１の導電層にはレーザダイオードを駆動するための配線パターンと第１のグランドパターンとが設けられ、上記第２の導電層には第２のグランドパターンが設けられ、第１のグランドパターンと第２のグランドパターンとは所定の導通領域を介して電気的及び熱的に接続され、さらに第１のグランドパターン及び第２のグランドパターンと、放熱板の１部を延伸したサイトプレートとが熱的に接続されたフレキシブル基板と、一端が上記第２グランドパターンに、他端が上記フレキシブル基板の上記導通領域に電気的及び熱的に接続され、柔軟性と高伝熱性とを有する熱伝導性材料でなる線材を網状に編むか又は当該線材を撚って形成された放熱用フレキシブルケーブルと、光ビームを光ディスクに照射するとともに、当該光ディスクにより反射された反射光ビームを検出する光学系を有する光ピックアップベースとを具え、レーザダイオードにおいて発生した熱を、サイトプレート、フレキシブル基板の第１グランドパターン及び第２グランドパターンを介して光ピックアップベースの筐体に伝熱するとともに、サイトプレート及び放熱用フレキシブルケーブルを介して光ピックアップベースの筐体に伝熱することにより、レーザダイオードから発生した熱を放熱板のサイドプレートに接続されたフレキシブル基板の第１グランドパターン及び第２グランドパターンを介して光ピックアップベースの筐体に伝熱すると共に、サイドプレートに接続された放熱用フレキシブルケーブルを介して光ピックアップベースの筐体に伝熱することができる。

上述のように本発明によれば、光ビームを出射するレーザダイオードと、レーザダイオードが所定のサブマウントを介して取り付けられた放熱板と、互いに絶縁された第１の導電層と第２の導電層とを有し、当該第１の導電層にはレーザダイオードを駆動するための配線パターンと第１のグランドパターンとが設けられ、上記第２の導電層には第２のグランドパターンが設けられ、第１のグランドパターンと第２のグランドパターンとは所定の通過領域を介して電気的及び熱的に接続され、さらに第１のグランドパターン及び第２のグランドパターンと、放熱板の１部を延伸したサイトプレートとが熱的に接続されたフレキシブル基板と、一端が上記第２グランドパターンに、他端が上記フレキシブル基板の導通領域に電気的及び熱的に接続され、柔軟性と高伝熱性とを有する熱伝導性材料でなる線材を網状に編むか又は当該線材を撚って形成された放熱用フレキシブルケーブルと、光ビームを光ディスクに照射するとともに、当該光ディスクにより反射された反射光ビームを検出する光学系を有する光ピックアップベースとを具え、レーザダイオードにおいて発生した熱を、サイトプレート、フレキシブル基板の第１グランドパターン及び第２グランドパターンを介して光ピックアップベースの筐体に伝熱するとともに、サイトプレート及び放熱用フレキシブルケーブルを介して光ピックアップベースの筐体に伝熱することにより、レーザダイオードから発生した熱を放熱板のサイドプレートに接続されたフレキシブル基板の第１グランドパターン及び第２グランドパターンを介して光ピックアップベースの筐体に伝熱すると共に、サイドプレートに接続された熱伝導性の良い放熱用フレキシブルケーブルを介して光ピックアップベースの筐体に伝熱することができるので、レーザダイオードが発する熱をレーザダイオードが取付けられた放熱板から効率よく各確実に放熱性の高い光ピックアップベースの筐体に伝熱でき、かくしてレーザダイオードが発する熱をより効率よく伝熱して放熱し得る光ピックアップを実現できる。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

図１は本発明を適用した光ディスクドライブ１を示し、制御部２が全体を統括制御するようになされている。制御部２はモータ３を制御して光ディスク４を回転駆動するとともに、光ピックアップ６を制御して光ディスク４に発射光ビームＬ１を照射する。光ピックアップ６は発射光ビームＬ１が光ディスク４で反射されてなる反射光ビームを検出して再生信号を生成し、これを生成処理部５に供給する。再生処理部５は再生信号に対して所定の信号処理を施した後外部に出力する。

図２は光ピックアップ６の構成を示し、光集積素子７、コリメータレンズ８、アナモプリズム９、エキスパンダ１０、１／４波長板１１、及び２群対物レンズ１２が、例えばアルミダイキャスト成型品でなる光ピックアップベース（以下、これをＯＰベースと呼ぶ）１３にマウントされて構成されている。

図３に示すように、レーザ発光装置としての光集積素子７は、例えば銅板でなる放熱板１５をプラスチックのケース１４にインサート成型したパッケージ１６に対し、各種光学部品が組み付けられて構成されている。すなわち放熱板１５の下面には、サブマウント１７Ａを介してレーザダイオード１７が取り付けられているとともに、その射出方向には立ち上げミラー１８が取り付けられ、放熱板１５の上面に再生信号検出ＰＤＩＣ１９が取り付けられている。また、放熱板１５及びケース１４における立ち上げミラー１８の上方には、当該立ち上げミラー１８で反射した発射光ビームＬ１を通過させるための開口部１５Ａが設けられている。

ケース１４の上面には１／２波長板２０及びモールド複合素子２１が取り付けられており、さらに当該モールド複合素子２１の上面に積層プリズム２２が取り付けられている。

これに加えて図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、パッケージ１６の両側面には、レーザダイオード１７及び再生信号検出ＰＤＩＣ１９の端子を外部に引き出すためのＬ字状のリードピン２３が複数個設けられているとともに、当該リードピン２３の間には、放熱板１５の一部をパッケージ１６の外部に延伸してなる幅広Ｌ字状のサイドプレート２４が設けられている。

図５（Ａ）に示すように、レーザダイオード１７の各端子とリードピン２３の間、及び再生信号検出ＰＤＩＣ１９とリードピン２３の間はそれぞれワイヤ２５で接続されている。また、サイドプレート２４はレーザダイオード１７の取り付け位置近傍に設けられており、これにより、当該レーザダイオード１７の発した熱を効率よくサイドプレート２４に伝熱し得るようになされている。

また光集積素子７には、図５（Ｂ）に示すように、レーザダイオード１７及び再生信号検出ＰＤＩＣ１９の各端子をＯＰベース１３にマウントされた回路基板３０（図５）に電気的に接続するためのフレキシブル基板２６が両側に取り付けられている。

フレキシブル基板２６は、例えば、互いに絶縁された２つの導電層を持つ２層構造を有している。第１の導電層には、レーザダイオード１７に対する駆動電流及び再生信号検出ＰＤＩＣ１９からの検出信号を伝達するための配線パターン２６Ａと、第１のグランドパターン２６Ｂとが設けられている。

各リードピン２３はそれぞれ対応する配線パターン２６Ａに半田付けされているとともに、サイドプレート２４は第１のグランドパターン２６Ｂに半田付けされている。また、第２の導電層には、ほぼ全面に渡って第２のグランドパターン（図示せず）が設けられており、第１のグランドパターン２６Ｂと第２のグランドパターンとは導通領域２６Ｃを介して電気的及び熱的に接続されている。またフレキシブル基板２６の表面には、配線パターン２６Ａ及び第１のグランドパターン２６Ｂの端部両面、並びに導通領域２６Ｃの両面を除いて、絶縁材２６Ｄが塗布されている。

そして図６（Ａ）に示すように、フレキシブル基板２６はＯＰベース１３にマウントされた回路基板３０のコネクタ３１に接続される。

さらに導通領域２６Ｃには、例えば銅等の伝熱性の高い金属ブロックでなる放熱材３２が、半田付けによって電気的及び熱的に接続されている。そしてこの放熱材３２は、ＯＰベース１３に対して例えばビス止めによって接続されている。これにより光ピックアップ６は、レーザダイオード１７の発した熱を、放熱板１５、サイドプレート２４、フレキシブル基板２６の第１のグランドパターン２６Ｂ及び第２のグランドパターン、放熱材３２を順次介してＯＰベース１３に伝熱する。

放熱体としてのＯＰベース１３はその熱容量や表面積が大きく、また比較的伝熱性の高いアルミダイキャスト成型品でなることから、伝熱されたレーザダイオード１７の熱を効率よく空中に放熱することができる。

かかる構成に加えてフレキシブル基板２６の一方には、良熱伝導性を有する細い線材（例えば直径１００[μｍ]以下の銅線）を網状に編んでなる、柔軟性を有する平帯状の放熱用フレキシブルケーブル２７が、第１のグランドパターン２６Ｂの裏面に密着して取り付けられている。この放熱用フレキシブルケーブル２７は、半田吸い取り線と外観が類似しているが、柔軟性及び伝熱性が高くなるように線径及び編み方が最適化されている。

そして、可撓性伝熱部材としての放熱用フレキシブルケーブル２７の一端は第２のグランドパターンのサイドプレート２４側端部に半田付けされ、他端はフレキシブル基板２６の導通領域２６Ｃに半田付けされている。これにより光ピックアップ６は、レーザダイオード１７の発した熱を、フレキシブル基板２６とともに放熱用フレキシブルケーブル２７を介してＯＰベース１３に伝熱するようになされている。

以上の構成において、光ピックアップ６は、レーザダイオード１７が発光動作に伴って発する熱を放熱板１５を介してサイドプレート２４に伝熱する。そして光ピックアップ６は、この熱をフレキシブル基板２６の第１のグランドパターン２６Ｂ及び第２のグランドパターン、並びに放熱用フレキシブルケーブル２７を介し、放熱材３２からＯＰベース１３に伝熱して放熱する。

ここで、放熱用フレキシブルケーブル２７は、フレキシブル基板２６のグランドパターンに比べて伝熱断面積が極めて大きいため、その伝熱性が高く、これによりフレキシブル基板２６単独の場合に比べて、レーザダイオード１７が発する熱をより効率よく伝熱して放熱することができる。

また、放熱板１５とＯＰベース１３との間を、柔軟性のあるフレキシブル基板２６及び放熱用フレキシブルケーブル２７で熱的に接続して伝熱するようにしたことにより、レーザダイオード１７を光ピックアップ６に搭載して発光させながら位置や角度を調整するアライメントの際にも、当該レーザダイオード１７が発する熱を確実に放熱することができる。特に角度調整を必要とし、空間接着するレーザダイオードの組立ての際における放熱効果は顕著である。

以上の構成によれば、レーザダイオード１７が取り付けられた放熱板１５と、放熱性の高いＯＰベース１３との間を、伝熱性が高い放熱用フレキシブルケーブル２７で熱的に接続したことにより、レーザダイオード１７が発する熱を確実に放熱することができる。

なお上述の実施の形態においては、放熱用フレキシブルケーブル２７を一方のフレキシブル基板２６に密着して取り付けるようにしたが、本発明はこれに限らず、２枚のフレキシブル基板２６の両方にそれぞれ放熱用フレキシブルケーブル２７を密着して取り付けるようにしてもよい。

また上述の実施の形態においては、放熱用フレキシブルケーブル２７をフレキシブル基板２６に密着して取り付けるようにしたが、本発明はこれに限らず、図６（Ｂ）に示すように、放熱用フレキシブルケーブル２７を単独でサイドプレート２４及び放熱材３２に接続するようにしてもよい。

また上述の実施の形態においては、放熱体としてＯＰベース１３に放熱用フレキシブルケーブル２７を接続して放熱するようにしたが、本発明はこれに限らず、ヒートシンクや光ディスクドライブのシャーシ等、様々な放熱体に放熱用フレキシブルケーブル２７を接続して放熱するようにしてもよい。

さらに上述の実施の形態においては、銅線等の良熱伝導性を有する細い線材を網状に編んで放熱用フレキシブルケーブル２７を形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、線材を撚って放熱用フレキシブルケーブル２７を形成するなど、要は伝熱性と柔軟性とを両立できるように放熱用フレキシブルケーブル２７を形成すればよい。

本発明は、光ピックアップを搭載するＤＶＤ（Digital Versatile Disc）プレーヤやBlu-ray Disc（登録商標）レコーダ等に適用できる。

光ディスクドライブの全体構成を示す略線図である。 光ピックアップの構成を示す略線図である。 光集積素子の構成を示す略線図である。 リードピンとサイドプレートの説明に供する略線図である。 フレキシブル基板の説明に供する略線図である。 放熱用フレキシブルケーブルの説明に供する略線図である。 レーザダイオードの空間接着の説明に供する略線図である。

符号の説明

１……光ディスクドライブ、２……制御部、３……モータ、４……光ディスク、５……再生処理部、６……光ピックアップ、７……光集積素子、８……コリメータレンズ、９……アナモプリズム、１０……エキスパンダ、１１……１／４波長板、１２……２群対物レンズ、１３……ＯＰベース、１４……ケース、１５……放熱板、１６……パッケージ、１７……レーザダイオード、１８……立ち上げミラー、１９……再生信号検出ＰＤＩＣ、２０……１／２波長板、２１……モールド複合素子、２２……積層プリズム、２３……リードピン、２４……サイドプレート、２５……ワイヤ、２６……フレキシブル基板、２７……放熱用フレキシブルケーブル、３０……回路基板、３２……コネクタ、３２……伝熱板。

Claims (7)

1. 光ビームを出射するレーザダイオードと、
   上記レーザダイオードが所定のサブマウントを介して取り付けられた放熱板と、
   互いに絶縁された第１の導電層と第２の導電層とを有し、当該第１の導電層にはレーザダイオードを駆動するための配線パターンと第１のグランドパターンとが設けられ、上記第２の導電層には第２のグランドパターンが設けられ、上記第１のグランドパターンと上記第２のグランドパターンとは所定の導通領域を介して電気的及び熱的に接続され、さらに上記第１のグランドパターン及び上記第２のグランドパターンと、上記放熱板の１部を延伸したサイトプレートとが熱的に接続されたフレキシブル基板と、
   一端が上記第２グランドパターンに、他端が上記フレキシブル基板の上記導通領域に電気的及び熱的に接続され、かつ柔軟性と高伝熱性とを有する熱伝導性材料でなる線材を網状に編むか又は当該線材を撚って形成された放熱用フレキシブルケーブルと、
   上記光ビームを光ディスクに照射するとともに、当該光ディスクにより反射された反射光ビームを検出する光学系を有する光ピックアップベースとを具え、
   上記レーザダイオードにおいて発生した熱を、上記サイトプレート、上記フレキシブル基板の上記第１グランドパターン及び上記第２グランドパターンを介して上記光ピックアップベースの筐体に伝熱するとともに、上記サイトプレート及び上記放熱用フレキシブルケーブルを介して上記光ピックアップベースの筐体に伝熱する
   光ピックアップ。
2. 上記線材は直径１００[μｍ]以下の銅線でなる
   請求項１に記載の光ピックアップ。
3. 上記放熱用フレキシブルケーブルは上記フレキシブル基板に密着して配置されている
   請求項１に記載の光ピックアップ。
4. 光ビームを出射するレーザダイオードと、
   上記レーザダイオードが所定のサブマウントを介して取り付けられた放熱板と、
   互いに絶縁された第１の導電層と第２の導電層とを有し、当該第１の導電層にはレーザダイオードを駆動するための配線パターンと第１のグランドパターンとが設けられ、上記第２の導電層には第２のグランドパターンが設けられ、上記第１のグランドパターンと上記第２のグランドパターンとは所定の導通領域を介して電気的及び熱的に接続され、さらに上記第１のグランドパターン及び上記第２のグランドパターンと、上記放熱板の１部を延伸したサイトプレートとが熱的に接続されたフレキシブル基板と、
   一端が上記第２グランドパターンに、他端が上記フレキシブル基板の上記導通領域に電気的及び熱的に接続され、柔軟性と高伝熱性とを有する熱伝導性材料でなる線材を網状に編むか又は当該線材を撚って形成された放熱用フレキシブルケーブルと、
   上記光ビームを光ディスクに照射するとともに、当該光ディスクにより反射された反射光ビームを検出する光学系を有する光ピックアップベースとを具え、
   上記レーザダイオードにおいて発生した熱を、上記サイトプレート、上記フレキシブル基板の上記第１グランドパターン及び上記第２グランドパターンを介して上記光ピックアップベースの筐体に伝熱するとともに、上記サイトプレート及び上記放熱用フレキシブルケーブルを介して上記光ピックアップベースの筐体に伝熱する
   レーザ発光装置。
5. 上記線材は直径１００[μｍ]以下の銅線でなる
   ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ発光装置。
6. 上記放熱用フレキシブルケーブルは上記フレキシブル基板に密着して配置されている
   ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ発光装置。
7. 光ビームを出射するレーザダイオードと、
   上記レーザダイオードが所定のサブマウントを介して取り付けられた放熱板と、
   互いに絶縁された第１の導電層と第２の導電層とを有し、当該第１の導電層にはレーザダイオードを駆動するための配線パターンと第１のグランドパターンとが設けられ、上記第２の導電層には第２のグランドパターンが設けられ、上記第１のグランドパターンと上記第２のグランドパターンとは所定の導通領域を介して電気的及び熱的に接続され、さらに上記第１のグランドパターン及び上記第２のグランドパターンと、上記放熱板の１部を延伸したサイトプレートとが熱的に接続されたフレキシブル基板と、
   一端が上記第２グランドパターンに、他端が上記フレキシブル基板の上記導通領域に電気的及び熱的に接続され、柔軟性と高伝熱性とを有する熱伝導性材料でなる線材を網状に編むか又は当該線材を撚って形成された放熱用フレキシブルケーブルと、
   上記光ビームを光ディスクに照射するとともに、当該光ディスクにより反射された反射光ビームを検出する光学系を有する光ピックアップベースとを具え、
   上記レーザダイオードにおいて発生した熱を、上記サイトプレート、上記フレキシブル基板の上記第１グランドパターン及び上記第２グランドパターンを介して上記光ピックアップベースの筐体に伝熱するとともに、上記サイトプレート及び上記放熱用フレキシブルケーブルを介して上記光ピックアップベースの筐体に伝熱する
   光ディスクドライブ。

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