JP3712623B2

JP3712623B2 - 半導体レーザパッケージ、その製造方法および光ピックアップ装置

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Publication number: JP3712623B2
Application number: JP2001025259A
Authority: JP
Inventors: 敬英石黒; 治濱岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: JP2002232059A; US6812501B2; US20020100912A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザパッケージおよびその製造方法に関するものである。ここでいう「半導体レーザパッケージ」とは、レーザダイオード（以下、「レーザチップ」という。）と、所要の受光手段とを備え、必要な配線を引出した部品である。これは、たとえば、光ディスクシステムの光ピックアップ装置に光源として用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体レーザパッケージとしては、たとえば、特開平１１−２３３８０８号公報の図１２に示されるもの（以下、「先行例１」という。）があるが、ここでは、先行例１の設計思想を反映した図７、図８を参照して、説明する。したがって、図７、図８では細部の構造は先行例１と異なるが、これは、得ようとする半導体レーザパッケージの仕様が異なることに基づくものであり、根本的な設計思想は、先行例１にならっている。なお、以下、「上」、「下」に言及する際には、この半導体レーザパッケージのレーザ光の発射する向きが鉛直上方となるような姿勢を前提として説明する。
【０００３】
従来の半導体レーザパッケージでは、図７に示すように、アイランド部５１と樹脂部５５ａ，５５ｂとを組み合わせることで構成されている。アイランド部５１は、レーザチップ３と受光素子４が搭載されるベースともいうべき金属製の部材であり、冷間鍛造によって形成されている。樹脂部５５ａ，５５ｂには、それぞれ複数本のリード６が埋めこまれている。リード６の上端は、レーザチップ３や受光素子４との接続のために、樹脂部５５ａ，５５ｂの上部にそれぞれ露出している。樹脂部５５ａ，５５ｂによってアイランド部５１を挟みこむように組み合わせて、超音波溶着によって接合し、一体化する。
【０００４】
組み立てた状態における主要部を図８に示す。図８では、図示省略されているが、実際には、レーザチップ３や受光素子４と、リード６の上端との間でワイヤボンディングがなされる。また、アイランド部５１の下側にさらにリード６が延在する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体レーザパッケージでは、図８に示すように、レーザチップ３と受光素子４とは、ともにアイランド部５１のブロック部５７に対して固定される。具体的には、レーザチップ３はブロック部５７の側面に配置され、受光素子４は、ブロック部５７の上面に配置される。アイランド部５１には、上方を向くように基準面２があり、レーザチップ３と受光素子４とは、この基準面２を基準に一定の位置関係で固定されることが望まれる。具体的には、基準面２から見たレーザチップ３の放射面の高さをＺｌとし、レーザチップ３の放射面から見た受光素子４の受光面の高さをＺｄとすると、ＺｌとＺｄとをそれぞれ設計値に合わせることが望まれる。
【０００６】
レーザチップ３は、ブロック部５７の側面に配置されるものであるため、取付位置の微調整が可能であり、Ｚｌは設計値に近づけることができる。しかし、アイランド部５１が冷間鍛造で形成されているため、基準面２から見たブロック部５７上面の高さは、ばらつきが大きい。したがって、Ｚｌを設計値に近づけたときに、Ｚｄが設計値通りとなる保証はない。むしろ、Ｚｌの正確さを追求するとＺｄは設計値から外れてしまう場合が少なくない。光ピックアップ装置に組み込んだ場合、レーザ光の発光点とレンズの焦点とが一致することが理想的であるがＺｄの値が設計値から外れていると、レーザ光の発光点位置とレンズの焦点、もしくは、受光素子４の受光面とレンズの焦点とがずれ、フォーカス信号のバランスが崩れることとなる。
【０００７】
また、樹脂部５５ａ，５５ｂの２つがそれぞれリード６を保持する構造であるため、リード６を保持する部分の肉厚が薄くなりがちである。リード６を保持する部分の肉厚が薄い場合、リードの保持力が弱くなる。ワイヤボンディングの際にはワイヤに超音波を加えて揺動し、リード６にこすりつけることとなるため、リードの保持力が弱い場合、十分な力が加わらずリード６が振れ、ワイヤとリード６との接続の精度が劣る。特に薄型の半導体レーザパッケージにおいては、樹脂部５５ａ，５５ｂの肉厚が薄くなるため、影響を受けやすくなる。
【０００８】
さらに、アイランド部５１は、金属製であり、一体形成されているため、レーザチップ３と受光素子４とを互いに電気的に絶縁する場合には、レーザチップ３または受光素子４と、アイランド部５１との間に絶縁体を挟む必要がある。
【０００９】
そこで、本発明では、Ｚｌ，Ｚｄをともに設計値に近づけることができ、リードの保持力が十分であり、上述のような絶縁体を挟まなくてよい半導体レーザパッケージおよびその製造方法を提供することを目的とする。さらには、光ピックアップ装置を提供することをも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に基づく半導体レーザパッケージは、基準面と上記基準面の略垂直方向に突出したブロック部とを含む金属製の部材であるアイランド部と、リードと、上記アイランド部と上記リードとの相対位置関係を固定するように上記アイランド部および上記リードと一体的に成形された樹脂部と、上記ブロック部に、上記基準面に略垂直な方向にレーザ光を発射可能なように固定されたレーザチップと、上記樹脂部に直接固定された受光部とを備え、上記受光部は下側から上記樹脂部のみによって当接されている。この構成を採用することにより、レーザチップはアイランド部のブロック部に固定されている一方、受光部は樹脂部に直接固定されているため、レーザチップと受光部との位置はそれぞれ独立に調整して決めることができる。そのため、レーザチップと受光部との相対位置をより設計値に近づけた半導体レーザパッケージとすることができる。
【００１１】
上記発明において好ましくは、上記樹脂部は、上記基準面と略平行な面である受光部取付面を有し、上記受光部は、上記受光部取付面に載置されている。この構成を採用することにより、受光部の受光面と基準面との距離をより正確に設定しつつ、受光部を固定することが容易になる。
【００１２】
上記発明において好ましくは、上記ブロック部に放熱部が固定されており、上記レーザチップは、上記放熱部に接するように上記ブロック部に固定されている。この構成を採用することにより、レーザチップと放熱部とが接しているため、レーザチップから発せられる熱を放熱部によって速やかに放出することができ、動作の安定した半導体レーザパッケージとすることができる。
【００１３】
上記発明において好ましくは、上記放熱部は、受光手段を含む。この構成を採用することにより、この受光手段によって反射光のモニタリングを行なうことができる。
【００１４】
上記発明において好ましくは、上記レーザチップから出射するレーザ光の光路上に位置するようにホログラム素子を配置したものである。この構成を採用することにより、ホログラム素子を通過する出射光や反射光について分光など所望の処理を行なうことができる。
【００１５】
上記発明において好ましくは、上記レーザチップおよび上記受光部を覆うようにカバーを備える。この構成を採用することにより、レーザチップおよび受光部付近への異物の侵入を防ぐことができ、安定した半導体レーザパッケージとすることができる。
【００１６】
また、上記目的を達成するため、本発明に基づく半導体レーザパッケージの製造方法は、基準面と上記基準面の略法線方向に突出したブロック部とを含む金属製の部材であるアイランド部と、リードとの相対位置関係を固定するように一体的に樹脂で成形する樹脂部成形工程と、上記ブロック部に、上記基準面の法線方向にレーザ光を発射可能なようにレーザチップを固定するレーザチップ取付工程と、上記樹脂部に受光部を下側が上記樹脂部のみに当接するように固定する受光部取付工程とを含む。この方法を採用することにより、樹脂部の成形によってアイランド部とリードとの相対的な固定を行なうことができる。また、レーザチップはブロック部に、受光部は樹脂部に、それぞれ固定されるため、レーザチップと受光部との位置はそれぞれ独立に調整して決めることができる。そのため、レーザチップと受光部との相対位置をより設計値に近づけた半導体レーザパッケージとすることができる。
【００１７】
上記発明において好ましくは、上記樹脂部成形工程は、上記アイランド部と上記リードとを同一の樹脂成形型内に配置し、樹脂モールドを行なう。この方法を採用することにより、１回の樹脂モールド作業によってアイランド部とリードとを所望の相対位置関係で保持するように樹脂部を成形することができる。
【００１８】
上記発明において好ましくは、冷間鍛造で上記アイランド部を形成するアイランド部形成工程を含む。この方法を採用することにより、アイランド部を容易に製作することができる。
【００１９】
上記発明において好ましくは、プレス加工で成形し、曲げ加工を施すことによって上記リードを形成する。この方法を採用することにより、リードを容易に製作することができる。
【００２０】
さらに、上記目的を達成するため、本発明に基づく光ピックアップ装置は、上述のいずれかに記載の半導体レーザパッケージと、レンズとを備え、上記レンズは、焦点が上記レーザチップの発光点に略一致するように固定されている。この構成を採用することにより、フォーカス信号のバランスが崩れることなく優れた特性の光ピックアップ装置とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
（構成）
図１を参照して、本願発明に基づく実施の形態１における半導体レーザパッケージについて説明する。この半導体レーザパッケージは、主にアイランド部１と樹脂部５とを備える。アイランド部１は、上方を向くように基準面２を有する。樹脂部５の上側には、受光部取付面２２が設けられている。受光部取付面２２は、基準面２と略平行となっている。受光部取付面２２には受光部として受光素子４が載置されている。アイランド部１は、基準面２より上方に突出するようにブロック部７を有し、ブロック部７の側面に、レーザチップ３が固定されている。レーザチップ３は、基準面に略垂直な方向である上方に向かってレーザ光を発射できるように発光面を上側に向けて固定されている。ただし、図１の例では、レーザチップ３は、レーザチップ３から発生した熱を速やかに放熱するための放熱部としての役割を兼ねるサブマウント２１を介してブロック部７に固定されている。サブマウント２１は、モニタ用受光素子を有している。
【００２２】
リード６は、基準面２の上下に延在している。リード６の下端は、他部品と接続可能なように樹脂部５に保持される形で一部の面を露出しており、上端は、樹脂部５に保持される形で一部分を樹脂部５から露出または突出させている。リード６の樹脂部５から突出した上端または露出した側面などと、レーザチップ３や受光素子４との間は、ワイヤボンディングによって必要な電気的接続がなされている。
【００２３】
（製造方法）
図２、図３を参照して、本実施の形態における半導体レーザパッケージの製造方法について、説明する。
【００２４】
まず、冷間鍛造によってアイランド部１を一体成形する。一方、金属板にプレス加工を施してリードフレーム９を成形し、曲げ加工を施すことでリードフレーム９の一部分をリード６に対応する形状とする。図２に示すようにアイランド部１とリードフレーム９に保持されたリード６とを組み合わせるために、樹脂成形型（図示省略）内にアイランド部１およびリード６を配置する。樹脂モールドによって、一体成形し、図３に示すような構造を得る。リード６は、樹脂モールド前または後にリードフレーム９の他の部分から切断する。結果的にリード６は、図３に示すように、一部分を露出させるように樹脂部５に保持された格好となる。図１に示すように、レーザチップ３をサブマウント２１を介してブロック部７にダイボンドする。受光素子４を受光部取付面２２にダイボンドする。基準面２より上側におけるリード６の露出部分と、レーザチップ３やサブマウント２１との間に必要なワイヤボンディングを施す。
【００２５】
こうして、図１に示した半導体レーザパッケージが得られる。
（作用・効果）
図４に本実施の形態における半導体レーザパッケージの主要部を示す。なお、図４では、図の煩雑を避けるため、ワイヤは省略している。
【００２６】
受光素子４は、樹脂部５の上面である受光部取付面２２に直接載置されているため、基準面２から見た受光素子４の受光面の高さは、冷間鍛造によって成形されるアイランド部１の寸法の影響を受けず、樹脂部５そのものの寸法によって定めることができる。したがって、レーザチップ３の取付け位置を調整することでＺｌを設計値に近づける一方、Ｚｄも設計値になるように、樹脂部５の寸法を調整することができる。樹脂部５の寸法を調整するには樹脂成形型の寸法を調整すればよい。従来の半導体レーザパッケージと異なり、ＺｄとＺｌは互いに独立に決まるため、Ｚｌ，Ｚｄをそれぞれ設計値に近づけることができる。
【００２７】
また、図７で示したように樹脂部５５ａ，５５ｂの２つに分割されてそれぞれがリード６を保持するわけではなく、本実施の形態では、樹脂部５は受光素子４の載置領域に相当する部分も含めた一体のものとして成形されるため、リード６を保持する部分の樹脂部５の肉厚は十分厚く確保することができる。したがって、前述のリード６の保持力不足による問題は解消される。
【００２８】
さらに、受光素子４は、導電性のあるアイランド部１ではなく、非導電体である樹脂部５の受光部取付面２２に載置されるため、レーザチップ３と受光素子４との間の電気的な絶縁を図りたい場合でも、受光素子４と受光部取付面２２との間に絶縁体を挟む必要はない。受光素子４はそのまま直接ダイボンドなどの手段で固定するだけでよい。
【００２９】
なお、この半導体レーザパッケージの実際の使用においては、通常は、図１に示す状態のままではなく、キャップ１１を設けた状態、もしくは、図５に示すようにキャップ１１の上にさらにホログラム素子１２を設けた状態で、使用する。この場合、キャップ１１は、抵抗溶接によって溶接する。ホログラム素子１２は、キャップ１１の上面に位置を調整して固定される。キャップ１１には、図５でホログラム素子１２の下に隠れた位置に開口部があり、レーザチップ３から上方へ発射されたレーザ光は、この開口部を通ってさらにホログラム素子１２を通過して上方へ向かう。
【００３０】
（実施の形態２）
（構成）
図６を参照して、本発明に基づく実施の形態２における光ピックアップ装置について説明する。実施の形態１で図５を参照して説明したように、キャップ１１とホログラム素子１２とを備えた半導体レーザパッケージを用いる。キャップ１１とホログラム素子１２とを備えたものも半導体レーザパッケージの一形態であるが、これを本明細書では特に「ホログラムレーザパッケージ」と呼ぶものとする。ホログラムレーザパッケージ１３から発射されたレーザ光１４は、コリメートレンズ１５と対物レンズ１６とをこの順で透過して光ディスク１７に集光される。光ディスク１７で反射して戻るレーザ光は、いきと逆の順序で対物レンズ１６とコリメートレンズ１５とを透過してホログラムレーザパッケージ１３に戻る。
【００３１】
（作用・効果）
本実施の形態における光ピックアップ装置は、実施の形態１で述べたように、Ｚｌ，Ｚｄをともに設計値に近づけた正確な寸法の半導体レーザパッケージを備えているため、フォーカス信号のバランスが崩れることなく優れた特性の光ピックアップ装置とすることができる。特にコリメートレンズ１５の焦点がレーザチップ３の発光点に一致していることが好ましい。あるいは少なくとも略一致していることが好ましい。
【００３２】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザチップはアイランド部のブロック部に固定されている一方、受光部は樹脂部に直接固定されているため、レーザチップと受光部との位置はそれぞれ独立に調整して決めることができる。そのため、レーザチップと受光部との相対位置をより設計値に近づけた半導体レーザパッケージとすることができる。また、受光部は非導電性の部材である樹脂部に固定されるため、レーザチップと受光部との間の電気的な絶縁を図りたい場合でも、受光部の下に絶縁体を挟む必要はない。受光部はそのまま直接ダイボンドなどの手段で固定するだけでよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における半導体レーザパッケージの一つの例の斜視図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１における半導体レーザパッケージの製造方法の第１の説明図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１における半導体レーザパッケージの製造方法の第２の説明図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態１における半導体レーザパッケージの主要部の斜視図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態１における半導体レーザパッケージの他の例の斜視図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態２における光ピックアップ装置の概念図である。
【図７】従来技術に基づく半導体レーザパッケージの製造方法の説明図である。
【図８】従来技術に基づく半導体レーザパッケージの主要部の斜視図である。
【符号の説明】
１，５１アイランド部、２基準面、３レーザチップ、４受光素子、５，５５ａ，５５ｂ樹脂部、６リード、７，５７ブロック部、９リードフレーム、１１キャップ、１２ホログラム素子、１３ホログラムレーザパッケージ、１４レーザ光、１５コリメートレンズ、１６対物レンズ、１７光ディスク、２１サブマウント、２２受光部取付面。

Claims

基準面と前記基準面の略垂直方向に突出したブロック部とを含む金属製の部材であるアイランド部と、
リードと、
前記アイランド部と前記リードとの相対位置関係を固定するように前記アイランド部および前記リードと一体的に成形された樹脂部と、
前記ブロック部に、前記基準面に略垂直な方向にレーザ光を発射可能なように固定されたレーザチップと、
前記樹脂部に直接固定された受光部とを備え、
前記受光部は下側が前記樹脂部のみに当接している、
半導体レーザパッケージ。
前記樹脂部は、前記基準面と略平行な面である受光部取付面を有し、前記受光部は、前記受光部取付面に載置されている、請求項１に記載の半導体レーザパッケージ。
前記ブロック部に放熱部が固定されており、前記レーザチップは、前記放熱部に接するように前記ブロック部に固定されている、請求項１または２に記載の半導体レーザパッケージ。
前記放熱部は、受光手段を含む、請求項３に記載の半導体レーザパッケージ。
前記レーザチップから出射するレーザ光の光路上に位置するようにホログラム素子を配置した、請求項１から４のいずれかに記載の半導体レーザパッケージ。
前記レーザチップおよび前記受光部を覆うようにカバーを備える、請求項１から５のいずれかに記載の半導体レーザパッケージ。
基準面と前記基準面の略法線方向に突出したブロック部とを含む金属製の部材であるアイランド部と、リードとの相対位置関係を固定するように一体的に樹脂で成形する樹脂部成形工程と、
前記ブロック部に、前記基準面の法線方向にレーザ光を発射可能なようにレーザチップを固定するレーザチップ取付工程と、
前記樹脂部に受光部を下側が前記樹脂部のみに当接するように固定する受光部取付工程とを含む、
半導体レーザパッケージの製造方法。
前記樹脂部成形工程は、前記アイランド部と前記リードとを同一の樹脂成形型内に配置し、樹脂モールドを行なう、請求項７に記載の半導体レーザパッケージの製造方法。
冷間鍛造で前記アイランド部を形成するアイランド部形成工程を含む、請求項７または８に記載の半導体レーザパッケージの製造方法。
プレス加工で成形し、曲げ加工を施すことによって前記リードを形成する、請求項７から９のいずれかに記載の半導体レーザパッケージの製造方法。
請求項１から６のいずれかに記載の半導体レーザパッケージと、レンズとを備え、前記レンズは、焦点が前記レーザチップの発光点に略一致するように固定された、光ピックアップ装置。