(57)【要約】受けた光を電気信号に変換する半導体チップ（１）と、半導体チップ（１）を封止した透光性を有する樹脂体（２）とを含む光検出器であって、保護部（３）をさらに含み、樹脂体の光が入射する側の面のうちの少なくとも光が透過する光透過領域（１１）が、保護部（３）によって覆われている。樹脂体（２）よりも光との反応性が小さい保護部（３）により光透過領域（１１）を覆うことで、光による樹脂体（２）の変形を抑制できるので、光検出器の光学特性の劣化を抑制できる。
2003098702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われていることを特徴とする光検出器。
【請求項２】
前記保護部が、前記樹脂体の前記光が入射する側の面に積層された保護層である請求項１に記載の光検出器。
【請求項３】
前記保護層が、無機物を含む請求項２に記載の光検出器。
【請求項４】
前記無機物が、酸化珪素、窒化珪素、フッ化マグネシウムおよび酸化タンタルからなる群から選ばれる少なくとも１種の無機化合物を含む請求項３に記載の光検出器。
【請求項５】
前記保護層は、反射防止機能を有する請求項２に記載の光検出器。
【請求項６】
前記保護層が、スパッタ法、蒸着法またはスピンコート法により形成されている請求項２に記載の光検出器。
【請求項７】
前記保護部が、前記樹脂体の前記光の入射側の面の上方に配置された板状体と、前記板状体と前記樹脂体とを接合し前記光透過領域を避けて配置された封止材と、前記樹脂体の前記光の入射側の面、前記板状体および前記封止材によって囲まれた空間に封入された不活性ガスとを含む請求項１に記載の光検出器。
【請求項８】
前記不活性ガスが、窒素を含む請求項７に記載の光検出器。
【請求項９】
前記保護部が、前記樹脂体の前記光の入射側の面の上方に配置された板状体と、前記樹脂体の前記光が入射する側の面の少なくとも前記光透過領域と前記板状体とを接合する封止材とを含む請求項１に記載の光検出器。
【請求項１０】
前記樹脂体が、エポキシ樹脂を含む請求項１に記載の光検出器。
【請求項１１】
前記樹脂体の前記光の吸収率が１０％以下である請求項１に記載の光検出器。
【請求項１２】
光源と、前記光源から出射された光を受けて前記光を光記憶媒体上に集光させる集光部と、前記光記憶媒体で反射された光を受け当該光を電気信号に変換する光検出器とを含み、
前記光検出器が、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１３】
前記樹脂体に対する波長λ１の光の透過率が１０％である場合、前記光源の波長λがλ１＜λ＜１．５・λ１の関係を満たしている請求項１２に記載の光ヘッド装置。
【請求項１４】
前記光源の波長λが、３９０ｎｍ＜λ＜４２０ｎｍである請求項１２に記載の光ヘッド装置。
【請求項１５】
光源と、前記光源から出射された光を受けて前記光を光記憶媒体上に集光させる集光部と、前記光記憶媒体で反射された光を受け当該光を電気信号に変換する光検出器とを含み、前記光検出器が、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われた光ヘッド装置と、
前記光ヘッド装置から出力される信号を受け所定の信号を出力する電気信号処理部と、
前記所定の信号を受けて前記光ヘッド装置および前記集光部から選ばれる少なくとも一方の位置を変化させる駆動部とを含むことを特徴とする光情報処理装置。
【請求項１６】
光源と、前記光源から出射された光を受けて前記光を光記憶媒体上に集光させる集光部と、前記光記憶媒体で反射された光を受け当該光を電気信号に変換する光検出器とを含み、前記光検出器が、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われた光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置から出力される信号を受け所定の信号を出力する電気信号処理部と、前記所定の信号を受けて前記光ヘッド装置および前記集光部から選ばれる少なくとも一方の位置を変化させる駆動部とを含む光情報処理装置を用いて行う光情報処理方法であって、
前記樹脂体に対する波長λ１の光の透過率が１０％である場合、前記光源から波長λが、λ１＜λ＜１．５・λ１の関係を満たす光を出射することを特徴とする光情報処理方法。
【請求項１７】
前記光源から、波長λが３９０ｎｍ＜λ＜４２０ｎｍである光を出射する請求項１６に記載の情報処理方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光検出器、その光検出器を用いた光ヘッド装置、光情報処理装置および光情報処理方法に関する。
背景技術
高密度および大容量である、ピット状パターンを有する光記憶媒体を用いる光メモリ技術は、デジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルなどに応用されてきた。１９８０年代には、波長が約７８０ｎｍである光を照射して情報を記録再生するコンパクトディスク（ＣＤ）が、１９９０年代には、波長が約６５０ｎｍである光を照射して上記ＣＤよりも高密度および大容量の情報を記録再生できるデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）が実用化され、今日ではいずれも広く普及している。
上記光メモリ技術では、情報は、微小に集光された光ビームにより、光記憶媒体へ記録され再生される。この記録再生動作の精度および信頼性は、光ヘッド装置の精度および信頼性に依存するところが大きい。上記光ヘッド装置の基本的な機能は、光源から出た光を回折限界の微小スポット径に収束する機能、光記憶媒体上に光スポットを維持する焦点制御に必要な信号、特定の溝（トラック）の真中に光スポットを位置付けるトラッキング制御に必要な信号、およびピット信号を検出する機能とに大別される。
ところで、光ヘッド装置を構成する要素の１つとして光検出器があげられる。光検出器は、光記憶媒体で反射した光を受光し、電気信号に変換（光電変換）し、光記憶媒体に記録された情報信号（以下「ＲＦ信号」という）、フォーカス誤差信号（以下「ＦＥ信号」という）、トラッキング誤差信号（以下「ＴＥ信号」という）等の記録再生に必要な信号を検出し出力している。光検出器は、光源から出射される光の一部を受光して光源の出力を制御する場合にも用いられる。
上記光検出器では、一般に、光電変換領域と、必要に応じて付属する回路とが作り込まれた構造の半導体によって光電変換している。信頼性の高い記録再生を行うためには、当然のことながら光検出器についても信頼性が高いことが要求される。
図７に従来の光検出器の一例を示している。半導体チップ５１がリードフレーム５４上に固定されており、半導体チップ５１上の電極とリードフレーム５４のリードとがボンディングワイヤー５５によって電気接続されている。リードフレーム５４は、電気信号および電力の入出力用端子であり、光検出器は、上記リードフレーム５４によってフレキシブルプリント配線板等（図示せず）と電気接続される。半導体チップ５１、ボンディングワイヤー５５およびリードフレーム５４の一部は、透光性を有する樹脂体５２によって封止されており、ボンディングワイヤー５５、半導体チップ５１とボンディングワイヤー５５の接合部、回路等が作りこまれた半導体チップ５１の表面等が、取り扱い時の衝撃により破損しないように、樹脂体５２によって保護されている。
光記憶媒体で反射され、光記憶媒体に記録された情報等を有する信号成分を含む光５６は、樹脂体５２を透過し、半導体チップ５１上の光電変換領域５１ａに到達して光電変換される。光電変換された信号はボンディングワイヤー５５を経て、リードフレーム５４から電気信号として出力される。そのため、樹脂体５２には、光５６に対して必要な透過性を有し、かつ成形性の良い材料、例えば、エポキシ樹脂が用いられる（例えば、特開昭６３−８３０号公報、第１−２頁、第６図参照）。
近年、ＤＶＤよりもさらに高密度および大容量の情報の記録再生が可能な光記録媒体の開発がなされており、その光記録媒体への情報の記録および再生に使用する光源の波長を、赤色光源（波長約６６０ｎｍ）から青色光源（波長約４００ｎｍ）へ短波長化することが考えられている。しかし、光記録媒体の記録再生に用いられる光の波長を、例えば、約４００ｎｍとすると、図７に示した光検出器では、光検出器に入射した光によって、透過性樹脂５２の光透過領域６１が数時間〜数百時間で徐々に変形し、光透過領域６１を通過する光の光路に影響が出て、光記録媒体で反射された光が正しいプロファイルのまま半導体チップ５１上の光電変換領域５１ａに到達することができなくなる。その結果、光検出器は、ＦＥ信号、ＴＥ信号等の所望の電気信号を十分に検出することができない。したがって、このような光検出器を含む光ヘッド装置を用いた光情報処理装置では、フォーカス制御部およびトラック制御部が適切な動作を行うことができなくなるという問題があった。
また、ＲＦ信号の振幅が低下するので、再生の信頼性が損なわれるという問題があった。
光量の大小を判別して光源の出力を制御するために用いる信号を検出し出力する機能を有した光検出器においても、樹脂体５２の変形が著しくなると、反射、回折等により光の一部が光電変換領域５１ａに届かず、上記信号を正確に検出できなくなるという問題もあった。
発明の開示
本発明の光検出器は、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われていることを特徴とする。
本発明の光ヘッド装置は、光源と、前記光源から出射された光を受けて前記光を光記憶媒体上に集光させる集光部と、前記光記憶媒体で反射された光を受け当該光を電気信号に変換する光検出器とを含み、前記光検出器が、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われていることを特徴とする。
本発明の光情報処理装置は、光源と、前記光源から出射された光を受けて前記光を光記憶媒体上に集光させる集光部と、前記光記憶媒体で反射された光を受け当該光を電気信号に変換する光検出器とを含み、前記光検出器が、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われた光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置から出力される信号を受け所定の信号を出力する電気信号処理部と、前記所定の信号を受けて前記光ヘッド装置および前記集光部から選ばれる少なくとも一方の位置を変化させる駆動部とを含むことを特徴とする。
本発明の光情報処理方法は、光源と、前記光源から出射された光を受けて前記光を光記憶媒体上に集光させる集光部と、前記光記憶媒体で反射された光を受け当該光を電気信号に変換する光検出器とを含み、前記光検出器が、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われた光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置から出力される信号を受け所定の信号を出力する電気信号処理部と、前記所定の信号を受けて前記光ヘッド装置および前記集光部から選ばれる少なくとも一方の位置を変化させる駆動部とを含む光情報処理装置を用いて行う光情報処理方法であって、前記樹脂体に対する波長λ１の光の透過率が１０％である場合、前記光源から波長λが、λ１＜λ＜１．５・λ１の関係を満たす光を出射することを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明する。まず、本実施の形態に到達するに至った経緯を説明する。
図１は、図７に示した光検出器に入射した光の波長と、光の透過率との関係を示している。図７に示した光検出器において、樹脂体５２はエポキシ樹脂からなり、厚さｄは１ｍｍである。
図１に示すように、光の透過率は、光の波長が４５０ｎｍよりも長い領域ではほぼ一定であり、４５０ｎｍよりも短い領域では波長が短くなるにつれて次第に低下し、波長が約３２０ｎｍでほぼ０になっている。樹脂体５２に吸収された光の大半は熱となり放熱されるが、吸収された光の一部は、樹脂体５２を形成する樹脂の共有結合を切断するエネルギー源となる。
共有結合を切断するのに必要なエネルギーを、関係式Ｅ＝ｈ・ｃ／λ（Ｅ：エネルギー、ｈ：プランク定数、λ：波長、ｃ：光の速度）を用い、光子が有する波長に換算して表すと、１重結合を切断するのに必要な光の波長は３００〜４００ｎｍであり、２重結合を切断するのに必要な光の波長は１５０〜２００ｎｍである。したがって、樹脂体５２に、４００ｎｍよりも長い波長の光を照射しても、２重結合を切断するエネルギーには全く到達せず、１重結合を切断するエネルギーにも殆ど到達しないので、樹脂体５２は変形しないと考えられてきた。
しかしながら、光検出器を使用する温度が２７０Ｋ〜３５０Ｋとなる場合、少ない確率ながら、波長が４００ｎｍよりも長い光によっても共有結合が切断されることがあった。
また、収束され光電変換領域５１ａに入射された光の直径は数１０μｍ程度と小さく、光電変換領域５１ａにおける単位面積当たりの光密度は極めて高いため、樹脂体５２が同時に２個以上の光子を吸収する多光子吸収を起こすことがある。例えば、樹脂体５２が２光子吸収を起こすと、透過性樹脂５２は１光子と反応する場合の２倍のエネルギーを吸収することとなり、そのエネルギーによって共有結合が切断されることがあった。
樹脂体５２を形成する樹脂は、炭素、水素、酸素等の原子を含み、これらの原子は互いに共有結合している。樹脂体５２に光が照射されることによって共有結合が切断されると、上記原子は活性化状態となる。通常、光の照射をやめれば、活性化された原子は元の結合状態に戻る。しかし、酸素が存在する雰囲気中で、光透過領域６１に光が照射されると、光透過領域６１の近傍に存在する酸素分子の共有結合も切断され、酸素原子も活性化状態となっているので、共有結合が切断された上記原子と酸素原子とが結合し、その結果、樹脂体５２が徐々に変形していくことがわかった。
そこで、本発明者らは、樹脂体２の光が入射する側の面の少なくとも光が透過する光透過領域を、酸素と接しないように透光性の保護部によって覆うことに到達した。
（実施の形態１）
図２は、本発明の光検出器の一例を示す断面図である。本実施の形態の光検出器は、図２に示すように、半導体チップ１と、リードフレーム４と、ボンディングワイヤー５と、透光性を有する樹脂体２、透光性を有する保護層３とを含んでいる。半導体チップ１は、リードフレーム４に搭載されており、半導体チップ１とリードフレーム４とが、ボンディングワイヤー５によって電気接続されている。半導体チップ１、ボンディングワイヤー５およびリードフレーム４の一部は、樹脂体２によって封止されている。樹脂体２の収束光６の入射側の面には、少なくとも収束光６が透過する光透過領域１１と空気中の酸素とが接しないように、保護層３が積層されている。
本実施の形態の光検出器では、樹脂体２の収束光６の入射側の面の少なくとも収束光６が透過する光透過領域１１が、保護層３によって覆われているので、例えば、ＦＥ信号を精度よく検出するために、またはＲＦ信号対雑音比等を精度よく検出するために、高光密度の光を樹脂体２に照射して、光透過領域１１の樹脂体２に含まれる原子が活性化状態となっても、活性化された上記原子と酸素原子との結合を抑制でき、その結果、樹脂体２の変形を抑制でき、光検出器の光学特性の劣化を抑制できる。このように光学特性の劣化が抑制された本実施の形態の光検出器では、ＦＥ信号、ＴＥ信号およびＲＦ信号等を精度よく検出および出力できる。
半導体チップ１には、受けた光を電流信号に変換する光電変換領域１ａと、光電変換領域１ａから出力される上記電流信号を増幅しまたは電圧信号に変換する回路１ｂとが作りこまれている。
リードフレーム４は、導電性材料、例えば、銅（Ｃｕ）、合金（Ｆｅ−Ｎｉ）等の金属を含んでおり、フレキシブルプリント配線板等の配線板に半田付け等の方法により固定された状態では、上記電気信号または電圧信号等の電気信号および電力の入出力を行う端子として機能する。
ボンディングワイヤー５は、金属細線、例えば、金細線であり、半導体チップ１で得られた電流信号または電圧信号をリードフレームに導出したり、半導体チップ１に電力を導入（供給）している。
保護層３の材料は、光および酸素との反応が少なく、光の透過率が所定値以上であれば、特に制限はないが、結合解離エネルギーがエポキシ樹脂等の有機物よりも大きい無機物であることが好ましい。特には、酸化珪素、窒化珪素、フッ化マグネシウムおよび酸化タンタルからなる群から選ばれる少なくとも一種の無機化合物を含んでいることが好ましい。上記無機化合物は、半導体チップの絶縁膜や光学部品の反射防止膜にも用いられるので、使用する材料の種類および製造装置の数を少なくすることができ、コストを低減できるからである。
保護層は、表面で反射する光量を除いた実質的に入射する光の透過率が９０％以上、さらには９５％以上であることが好ましい。光の透過率が高いほど光の吸収率が低く、光による劣化が生じにくいからである。透過率が９０％以上であれば、保護層の光による劣化が少なく、透過率が９５％以上であれば実質的に劣化が無いと考えて良い。
保護層３は、樹脂体２とは異なり封止を行う機能を必要としないので、樹脂を溶けた状態で流し込むトランスファー成形法により形成される必要はなく、その形成方法について特に制限はないが、例えば、スパッタ法、蒸着法またはスピンコート法により形成することが好ましい。保護層３の形成が容易だからである。
保護層３の厚みは、光検出器の使用条件に応じて適宜決定されるが、光源の波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲であり、収束光６のパワーが数１００μＷ〜数ｍＷである一般的な光ヘッド装置に用いられる場合は、２０ｎｍ以上であることが好ましい。薄すぎると、空気中の酸素や水蒸気が透過してしまうおそれがあるからである。水蒸気は酸素原子を含むため、水蒸気が保護層３を透過すると、酸素が存在する雰囲気下で樹脂体２に光を照射した場合と同様に、樹脂体５２に変形が生じるおそれがある。保護層３の厚みが、２０ｎｍ以上である光検出器においては、数千時間使用した後においても、樹脂体５２に変形はみられず、ＦＥ信号、ＴＥ信号およびＲＦ信号等を精度よく検出および出力できる。
また、保護層３は、反射防止膜として機能するように設けることが好ましい。保護層３が反射防止機能を有していれば、反射による光の損失を低減できるので、光検出器の光利得効率を高めることができるからである。保護層３の材料およびその厚さは、反射防止膜の設計方法に基づいて決定すればよい。尚、反射防止膜の設計方法については、一般的によく知られているので説明を略する。
樹脂体２の材料は、入射される光に対して所望の透過率を有するものであれば特に制限はない。また、本実施の形態の光検出器では、保護層３を備えているので、樹脂体２の材料は、光との反応による耐劣化性よりも成形性が良好であることを優先して選択できる。例えば、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリオレフィン等を用いることができるが、特には、成形時のボンディングワイヤー５への負荷が小さく成形が容易で、低圧で成形性が良好なエポキシ樹脂を含んでいることが好ましい。
樹脂体２の光の吸収率は１０％以下（透過率９０％以上）であることが好ましい。樹脂体２の光の吸収率が１０％以下であると、受けた光による光透過領域１１の変形がさらに抑制された光検出器を提供できるからである。
樹脂体２は、半導体チップ１をリードフレーム４に搭載し、ボンディングワイヤー５により半導体チップ１とリードフレーム４とを電気接続した後、光の入射側の面が半導体チップ１の表面と平行となるように、トランスファー成形法等により形成される。樹脂体２の光の入射側の面から半導体チップ１の光電変換領域１ａが形成された面までの厚さｄは、例えば、１ｍｍとしている。
図２を用いた説明では、光検出器に入射される光は、光記憶媒体で反射され収束された光であるが、光源から出射された光の一部であってもよく、光検出器は、光源の出力を制御するために用いる信号を検出するためのものであっても構わない。
また、図２に示した例では、回路１ｂは、半導体チップ１上に設けられているが、これに制限されるものではない。図２に示すように、回路１ｂを半導体チップ１に設けた場合、回路１ｂを流れる電流によって半導体チップ１が発熱する。樹脂体２が変形する程度は、樹脂体２の温度、すなわち半導体チップの温度が高くなるほど顕著になる。回路１ｂを、半導体チップにおいて、光電変換領域１ａから離れた位置に形成するか、または、樹脂体２によって封止されていない光検出器の他の部分に設ければ、回路１ｂで発生した熱が、光透過領域１１に伝わることを抑制できるので、樹脂体２の変形を抑制でき、さらに安定化したＦＥ信号、ＴＥ信号およびＲＦ信号等の検出および出力が可能となる。
尚、図１に示した例では、ボンディングワイヤー５を用いて半導体チップ１とリードフレーム４とを電気接続しているが、半導体チップ１とリードフレーム４との接続方法について特に制限はなく、フリップチップ方式等のワイヤレスボンディングによって半導体チップ１とリードフレーム４とを接続してもよい。接続方法がワイヤレスボンディングである場合には、トランスファー成形法よりも高温かつ高圧下で行われる、射出成形法や、他の成形方法を適用することも可能となり、製造方法の自由度が高まる。
また、保護層２は、図２に示した例では単層であるが、これに制限されず、異なる材料からなる層が２層以上積層された多層構造をしていてもよい。
（実施の形態２）
図３は、本発明の光検出器の一例を示す断面図である。図３において、図２に示した構成部材と同じ機能を有する構成部材については同じ記号を付与して説明を省略する。
本実施の形態の光検出器では、保護層３（図２参照）に代えて、少なくもと光透過領域１１の上方に配置された透光性を有する平板状の板状体７と、その板状体７と樹脂体２とを接合し光透過領域１１を避けて配置された封止材８と、樹脂体２の光６の入射側の面、板状体７および封止材８によって囲まれた空間９に封入された不活性ガスとによって、上記光透過領域１１が空気中の酸素と接しないように覆われている。
本実施の形態の光検出器では、樹脂体２の光６の入射側の面の少なくとも光透過領域１１が、板状体７と、封止材８と、空間９に封入された不活性ガスとを含む保護部により覆われているので、実施の形態１と同様に、例えば、高光密度の収束光６を樹脂体２を照射して、光透過領域１１の樹脂体２に含まれる原子が活性化状態になっても、活性化された上記原子と酸素原子との結合を抑制でき、樹脂体２の変形を抑制できる。したがって、本実施の形態の光検出器では、ＦＥ信号、ＴＥ信号およびＲＦ信号等を精度よく検出および出力できる。
板状体７は、所定の波長の光が当たった場合に、酸素との反応が樹脂体２に比べて十分に少ないか、または酸素と反応しない材料を含み、かつ入射される光に対して所望の透過率を有していれば特に制限されないが、例えば、石英ガラスや硼珪酸ガラスであることが好ましい。
板状体７は、表面で反射する光量を除いた実質的に入射する光の透過率が９０％以上、さらには９５％以上であることが好ましい。光の透過率が高いほど光の吸収率が低く、光による劣化が生じにくいからである。透過率が９０％以上であれば、板状体７の光による劣化が少なく、透過率が９５％以上であれば実質的に劣化が無いと考えて良い。
空間９に封入された不活性ガスは、光が当たった場合に樹脂体２と反応を起こさず、かつ光の透過を妨げないものであれば、その種類について特に制限はないが、安価な窒素を含んでいることが好ましい。例えば、光検出器に入射される光の波長が３９０ｎｍ＜λ＜４２０ｎｍである場合、空間９に封入された不活性ガスはアルゴンであってもよい。また、空間９には、不活性ガス以外のガスが充填されていてもよいし、大気中の酸素濃度の約１／１０以下（約２．５％）であれば、酸素を含んでいてもよい。
これらのガスは、これらのガス雰囲気中で本実施の形態の光検出器を組み立てることにより、空間９に容易に封入することができる。
封止材８は、アウトガス発生量（１％以下）が少ない、例えば、紫外線硬化接着剤、シリコン系接着剤、エポキシ系接着剤等であることが好ましい。封止材８から発生して空間９内の不活性ガス中に混入したアウトガスは、光が照射されて活性化されると、樹脂体２の表面の原子と結合されるからである。結合の程度は照射される光の強度に依存するが、結合されたアウトガスが樹脂体２の表面にレンズを形成すると、樹脂体２における集光位置にずれが生じる。その結果、光が半導体チップ１でうまく受光されなくなる。
図３に示すように、封止材８が光透過領域１１を避けて配置された形態では、封止材８の透光性について制限は全くないが、封止材８が入射される光に対して所望の透過率を有している場合、すなわち、入射される光に対して実質的に透明である場合には、空間９が封止材８によって充填されても構わない。すなわち、光透過領域１１を酸素と接しないように覆う保護部が、図４に示すように、樹脂体２の光の入射側の面の上方に配置された板状体７と、樹脂体２の光が入射する側の面のうちの少なくとも光透過領域１１と板状体７とを接合する透光性を有する封止材１０とから構成されていてもよい。
尚、図３および図４に示した例では、光検出器の透光性板状体７の入射光側の面は平面であるが、レンズ状、ホログラム形状として光６に非点収差等の所望の波面を持たせたり、光６の一部を分割する等、光学的な機能を持たせることもでき、小型の光ヘッド装置を実現できる。
（実施の形態３）
図５に、本発明の光ヘッド装置の一例を示している。図５に示すように、光源として、例えば、３９０ｎｍ＜λ＜４２０ｎｍの範囲の波長のレーザー光を出射可能な半導体レーザー２１と、集光レンズ２３と、光路を折り曲げるためのミラー２４と、対物レンズ２５と、光記憶媒体２６より反射される復路光を分離するビームスプリッター２７と、光検出器２８とを含んでおり、光検出器２８には、実施の形態１または実施の形態２の光検出器が用いられている。
光記憶媒体２６に記録された情報の再生時には、半導体レーザー２１から出射した波長が例えば４０５ｎｍのレーザー光２２が、集光レンズ２３により平行光となり、ミラー２４により光路を折り曲げられ、対物レンズ２５により光記憶媒体２６に集光される。次に、光記憶媒体２６により反射された光は、対物レンズ２５、ミラー２４、集光レンズ２３をこの順で戻り、ビームスプリッター２７により反射されて、光検出器２８に入射される。光検出器２８に入射された光は、光検出器２８によって光電変換され、光検出器２８は、光記憶媒体２６上のピット列のＲＦ信号や、ピット列のトレースを行うＦＥ信号、およびＴＥ信号を検出し出力する。
記録時の動作は再生時と基本的に同じであるが、再生時よりも半導体レーザーから出射する光の光量が大きい。
本実施の形態の光ヘッド装置では、実施の形態１または実施の形態２の光検出器を用いているので、光検出器２８から精度の良いＦＥ信号、ＴＥ信号およびＲＦ信号等を受けることができ、良好な記録再生を実現できる。
光検出器２８の樹脂体２（図２〜図４参照）に対する波長λ１の光の透過率が１０％である場合、半導体レーザー（光源）の波長λは、λ１＜λ＜１．５・λ１の関係を満たしていることが好ましい。光源の波長λが、上記関係を満たしていれば、樹脂体２の光による劣化が抑制され、その結果、良好な記録再生を実現できる信頼性の高い光ヘッド装置を提供できるからである。
特に、光源の波長λは、３９０ｎｍ＜λ＜４２０ｎｍであることが好ましい。樹脂体２を形成する樹脂について、２重結合の切断のみならず、１重結合の切断をも効果に抑制できるとともに、高密度かつ大容量の光記憶媒体の記録再生が可能な信頼性の高い光ヘッド装置を提供できるからである。
尚、本実施の形態の光ヘッド装置では、光検出器を、ＲＦ信号、ＦＥ信号およびＴＥ信号の検出に用いているが、光源の出力制御のためのモニター信号の検出に用いてもよい。この場合、安定な出力制御、良好な記録再生を実現できる光ヘッド装置を提供できる。
（実施の形態４）
図６は、本発明の光情報処理装置の一例を示す概略図である。図６に示すように、光情報処理装置は、光ヘッド装置３１と、光ヘッド装置３１から出力される信号を受け演算して所定の信号を出力する電気信号処理部３３と、その所定の信号を受けて光ヘッド装置３１および光ヘッド装置３１の集光部２５（対物レンズ）（図５参照）から選ばれる少なくとも一方の位置を変化させる駆動部（図示せず）と、モーター３２と、電源装置３４とを含んでいる。
電気信号処理部３３は、例えば、回路基板である。電源装置３４は、電源、または外部電源との接続端子であり、モーター３２および上記駆動部へ電気を供給する。電源または外部電源との接続端子は、トラッキング制御部、フォーカス制御部等の各駆動部のそれぞれに設けられていてもよい。
本実施の形態の光情報処理装置では、実施の形態３の光ヘッド装置を用いているので、光ヘッドの光検出器から精度の良いＦＥ信号、ＴＥ信号およびＲＦ信号等を受けることができ、良好な記録再生を実現できる。
本実施の形態の光情報処理装置をもちいて行う光情報処理方法では、光ヘッドの光源２１（図５参照）の波長をλとし、光検出器の樹脂体２（図２〜図４参照）に対する波長λ１の光の透過率が１０％である場合、上記光源２１から波長λが、λ１＜λ＜１．５・λ１の関係を満たす光を出射することが好ましい。上記関係を満たす光を光源から出射すれば、樹脂体２の光による劣化が抑制され、その結果、良好な記録再生を実現できるからである。
特に、光源から、波長λが３９０ｎｍ＜λ＜４２０ｎｍである光を出射することが好ましい。樹脂体２を形成する樹脂について、２重結合の切断のみならず、１重結合の切断をも効果に抑制できるとともに、高密度かつ大容量の光記憶媒体の記録再生が可能だからである。
産業上の利用の可能性
本発明の光検出器、光ヘッド装置、光情報処理装置および光情報処理方法では、光検出器の光学特性の劣化を抑制できるので、良好な記録再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、光検出器に入射された光の波長と光の透過率との関係を示す図である。
図２は、本発明の光検出器の一例を示す断面図である。
図３は、本発明の光検出器の他の例を示す断面図である。
図４は、本発明の光検出器の他の例を示す断面図である。
図５は、本発明の光ヘッド装置の一例を示す構成図である。
図６は、本発明の光情報処理装置の一例を示す概略図である。
図７は、従来の光検出器の一例を示す断面図である。
【図１】
2003098702.tif 000003
【図２】
2003098702.tif 000004
【図３】
2003098702.tif 000005
【図４】
2003098702.tif 000006
【図５】
2003098702.tif 000007
【図６】
2003098702.tif 000008
【図７】
2003098702.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月12日(2004.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われていることを特徴とする光検出器。
【請求項２】
前記保護部が、前記樹脂体の前記光が入射する側の面に積層された保護層である請求項１に記載の光検出器。
【請求項３】
前記保護層が、無機物を含む請求項２に記載の光検出器。
【請求項４】
前記無機物が、酸化珪素、窒化珪素、フッ化マグネシウムおよび酸化タンタルからなる群から選ばれる少なくとも１種の無機化合物を含む請求項３に記載の光検出器。
【請求項５】
前記保護層は、反射防止機能を有する請求項２に記載の光検出器。
【請求項６】
前記保護層が、スパッタ法、蒸着法またはスピンコート法により形成されている請求項２に記載の光検出器。
【請求項７】
前記保護部が、前記樹脂体の前記光の入射側の面の上方に配置された板状体と、前記板状体と前記樹脂体とを接合し前記光透過領域を避けて配置された封止材と、前記樹脂体の前記光の入射側の面、前記板状体および前記封止材によって囲まれた空間に封入された不活性ガスとを含む請求項１に記載の光検出器。
【請求項８】
前記不活性ガスが、窒素を含む請求項７に記載の光検出器。
【請求項９】
前記保護部が、前記樹脂体の前記光の入射側の面の上方に配置された板状体と、前記樹脂体の前記光が入射する側の面の少なくとも前記光透過領域と前記板状体とを接合する封止材とを含む請求項１に記載の光検出器。
【請求項１０】
前記樹脂体が、エポキシ樹脂を含む請求項１に記載の光検出器。
【請求項１１】
前記樹脂体の前記光の吸収率が１０％以下である請求項１に記載の光検出器。
【請求項１２】
光源と、前記光源から出射された光を受けて前記光を光記憶媒体上に集光させる集光部と、前記光記憶媒体で反射された光を受け当該光を電気信号に変換する光検出器とを含み、
前記光検出器が、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われていることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項１３】
前記樹脂体に対する波長λ１の光の透過率が１０％である場合、前記光源の波長λがλ１＜λ＜１．５・λ１の関係を満たしている請求項１２に記載の光ヘッド装置。
【請求項１４】
前記光源の波長λが、３９０ｎｍ＜λ＜４２０ｎｍである請求項１２に記載の光ヘッド装置。
【請求項１５】
光源と、前記光源から出射された光を受けて前記光を光記憶媒体上に集光させる集光部と、前記光記憶媒体で反射された光を受け当該光を電気信号に変換する光検出器とを含み、前記光検出器が、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われた光ヘッド装置と、
前記光ヘッド装置から出力される信号を受け所定の信号を出力する電気信号処理部と、
前記所定の信号を受けて前記光ヘッド装置および前記集光部から選ばれる少なくとも一方の位置を変化させる駆動部とを含むことを特徴とする光情報処理装置。
【請求項１６】
光源と、前記光源から出射された光を受けて前記光を光記憶媒体上に集光させる集光部と、前記光記憶媒体で反射された光を受け当該光を電気信号に変換する光検出器とを含み、前記光検出器が、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われた光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置から出力される信号を受け所定の信号を出力する電気信号処理部と、前記所定の信号を受けて前記光ヘッド装置および前記集光部から選ばれる少なくとも一方の位置を変化させる駆動部とを含む光情報処理装置を用いて行う光情報処理方法であって、
前記樹脂体に対する波長λ１の光の透過率が１０％である場合、前記光源から波長λが、λ１＜λ＜１．５・λ１の関係を満たす光を出射することを特徴とする光情報処理方法。
【請求項１７】
前記光源から、波長λが３９０ｎｍ＜λ＜４２０ｎｍである光を出射する請求項１６に記載の情報処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出器、その光検出器を用いた光ヘッド装置、光情報処理装置および光情報処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高密度および大容量である、ピット状パターンを有する光記憶媒体を用いる光メモリ技術は、デジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルなどに応用されてきた。１９８０年代には、波長が約７８０ｎｍである光を照射して情報を記録再生するコンパクトディスク（ＣＤ）が、１９９０年代には、波長が約６５０ｎｍである光を照射して上記ＣＤよりも高密度および大容量の情報を記録再生できるデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）が実用化され、今日ではいずれも広く普及している。
【０００３】
上記光メモリ技術では、情報は、微小に集光された光ビームにより、光記憶媒体へ記録され再生される。この記録再生動作の精度および信頼性は、光ヘッド装置の精度および信頼性に依存するところが大きい。上記光ヘッド装置の基本的な機能は、光源から出た光を回折限界の微小スポット径に収束する機能、光記憶媒体上に光スポットを維持する焦点制御に必要な信号、特定の溝（トラック）の真中に光スポットを位置付けるトラッキング制御に必要な信号、およびピット信号を検出する機能とに大別される。
【０００４】
ところで、光ヘッド装置を構成する要素の１つとして光検出器があげられる。光検出器は、光記憶媒体で反射した光を受光し、電気信号に変換（光電変換）し、光記憶媒体に記録された情報信号（以下「ＲＦ信号」という）、フォーカス誤差信号（以下「ＦＥ信号」という）、トラッキング誤差信号（以下「ＴＥ信号」という）等の記録再生に必要な信号を検出し出力している。光検出器は、光源から出射される光の一部を受光して光源の出力を制御する場合にも用いられる。
【０００５】
上記光検出器では、一般に、光電変換領域と、必要に応じて付属する回路とが作り込まれた構造の半導体によって光電変換している。信頼性の高い記録再生を行うためには、当然のことながら光検出器についても信頼性が高いことが要求される。
【０００６】
図７に従来の光検出器の一例を示している。半導体チップ５１がリードフレーム５４上に固定されており、半導体チップ５１上の電極とリードフレーム５４のリードとがボンディングワイヤー５５によって電気接続されている。リードフレーム５４は、電気信号および電力の入出力用端子であり、光検出器は、上記リードフレーム５４によってフレキシブルプリント配線板等（図示せず）と電気接続される。半導体チップ５１、ボンディングワイヤー５５およびリードフレーム５４の一部は、透光性を有する樹脂体５２によって封止されており、ボンディングワイヤー５５、半導体チップ５１とボンディングワイヤー５５の接合部、回路等が作りこまれた半導体チップ５１の表面等が、取り扱い時の衝撃により破損しないように、樹脂体５２によって保護されている。
【０００７】
光記憶媒体で反射され、光記憶媒体に記録された情報等を有する信号成分を含む光５６は、樹脂体５２を透過し、半導体チップ５１上の光電変換領域５１ａに到達して光電変換される。光電変換された信号はボンディングワイヤー５５を経て、リードフレーム５４から電気信号として出力される。そのため、樹脂体５２には、光５６に対して必要な透過性を有し、かつ成形性の良い材料、例えば、エポキシ樹脂が用いられる（例えば、特開昭６３−８３０号公報、第１−２頁、第６図参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、ＤＶＤよりもさらに高密度および大容量の情報の記録再生が可能な光記録媒体の開発がなされており、その光記録媒体への情報の記録および再生に使用する光源の波長を、赤色光源（波長約６６０ｎｍ）から青色光源（波長約４００ｎｍ）へ短波長化することが考えられている。しかし、光記録媒体の記録再生に用いられる光の波長を、例えば、約４００ｎｍとすると、図７に示した光検出器では、光検出器に入射した光によって、透過性樹脂５２の光透過領域６１が数時間〜数百時間で徐々に変形し、光透過領域６１を通過する光の光路に影響が出て、光記録媒体で反射された光が正しいプロファイルのまま半導体チップ５１上の光電変換領域５１ａに到達することができなくなる。その結果、光検出器は、ＦＥ信号、ＴＥ信号等の所望の電気信号を十分に検出することができない。したがって、このような光検出器を含む光ヘッド装置を用いた光情報処理装置では、フォーカス制御部およびトラック制御部が適切な動作を行うことができなくなるという問題があった。
【０００９】
また、ＲＦ信号の振幅が低下するので、再生の信頼性が損なわれるという問題があった。
【００１０】
光量の大小を判別して光源の出力を制御するために用いる信号を検出し出力する機能を有した光検出器においても、樹脂体５２の変形が著しくなると、反射、回折等により光の一部が光電変換領域５１ａに届かず、上記信号を正確に検出できなくなるという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光検出器は、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の光ヘッド装置は、光源と、前記光源から出射された光を受けて前記光を光記憶媒体上に集光させる集光部と、前記光記憶媒体で反射された光を受け当該光を電気信号に変換する光検出器とを含み、前記光検出器が、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光情報処理装置は、光源と、前記光源から出射された光を受けて前記光を光記憶媒体上に集光させる集光部と、前記光記憶媒体で反射された光を受け当該光を電気信号に変換する光検出器とを含み、前記光検出器が、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われた光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置から出力される信号を受け所定の信号を出力する電気信号処理部と、前記所定の信号を受けて前記光ヘッド装置および前記集光部から選ばれる少なくとも一方の位置を変化させる駆動部とを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の光情報処理方法は、光源と、前記光源から出射された光を受けて前記光を光記憶媒体上に集光させる集光部と、前記光記憶媒体で反射された光を受け当該光を電気信号に変換する光検出器とを含み、前記光検出器が、受けた光を電気信号に変換する半導体チップと、前記半導体チップを封止した樹脂体とを含む光検出器であって、保護部をさらに含み、前記樹脂体の前記光が入射する側の面のうちの少なくとも前記光が透過する光透過領域が、前記保護部によって覆われた光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置から出力される信号を受け所定の信号を出力する電気信号処理部と、前記所定の信号を受けて前記光ヘッド装置および前記集光部から選ばれる少なくとも一方の位置を変化させる駆動部とを含む光情報処理装置を用いて行う光情報処理方法であって、前記樹脂体に対する波長λ１の光の透過率が１０％である場合、前記光源から波長λが、λ１＜λ＜１．５・λ１の関係を満たす光を出射することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明する。まず、本実施の形態に到達するに至った経緯を説明する。
【００１６】
図１は、図７に示した光検出器に入射した光の波長と、光の透過率との関係を示している。図７に示した光検出器において、樹脂体５２はエポキシ樹脂からなり、厚さｄは１ｍｍである。
【００１７】
図１に示すように、光の透過率は、光の波長が４５０ｎｍよりも長い領域ではほぼ一定であり、４５０ｎｍよりも短い領域では波長が短くなるにつれて次第に低下し、波長が約３２０ｎｍでほぼ０になっている。樹脂体５２に吸収された光の大半は熱となり放熱されるが、吸収された光の一部は、樹脂体５２を形成する樹脂の共有結合を切断するエネルギー源となる。
【００１８】
共有結合を切断するのに必要なエネルギーを、関係式Ｅ＝ｈ・ｃ／λ（Ｅ：エネルギー、ｈ：プランク定数、λ：波長、ｃ：光の速度）を用い、光子が有する波長に換算して表すと、１重結合を切断するのに必要な光の波長は３００〜４００ｎｍであり、２重結合を切断するのに必要な光の波長は１５０〜２００ｎｍである。したがって、樹脂体５２に、４００ｎｍよりも長い波長の光を照射しても、２重結合を切断するエネルギーには全く到達せず、１重結合を切断するエネルギーにも殆ど到達しないので、樹脂体５２は変形しないと考えられてきた。
【００１９】
しかしながら、光検出器を使用する温度が２７０Ｋ〜３５０Ｋとなる場合、少ない確率ながら、波長が４００ｎｍよりも長い光によっても共有結合が切断されることがあった。
【００２０】
また、収束され光電変換領域５１ａに入射された光の直径は数１０μｍ程度と小さく、光電変換領域５１ａにおける単位面積当たりの光密度は極めて高いため、樹脂体５２が同時に２個以上の光子を吸収する多光子吸収を起こすことがある。例えば、樹脂体５２が２光子吸収を起こすと、透過性樹脂５２は１光子と反応する場合の２倍のエネルギーを吸収することとなり、そのエネルギーによって共有結合が切断されることがあった。
【００２１】
樹脂体５２を形成する樹脂は、炭素、水素、酸素等の原子を含み、これらの原子は互いに共有結合している。樹脂体５２に光が照射されることによって共有結合が切断されると、上記原子は活性化状態となる。通常、光の照射をやめれば、活性化された原子は元の結合状態に戻る。しかし、酸素が存在する雰囲気中で、光透過領域６１に光が照射されると、光透過領域６１の近傍に存在する酸素分子の共有結合も切断され、酸素原子も活性化状態となっているので、共有結合が切断された上記原子と酸素原子とが結合し、その結果、樹脂体５２が徐々に変形していくことがわかった。
【００２２】
そこで、本発明者らは、樹脂体２の光が入射する側の面の少なくとも光が透過する光透過領域を、酸素と接しないように透光性の保護部によって覆うことに到達した。
【００２３】
（実施の形態１）
図２は、本発明の光検出器の一例を示す断面図である。本実施の形態の光検出器は、図２に示すように、半導体チップ１と、リードフレーム４と、ボンディングワイヤー５と、透光性を有する樹脂体２、透光性を有する保護層３とを含んでいる。半導体チップ１は、リードフレーム４に搭載されており、半導体チップ１とリードフレーム４とが、ボンディングワイヤー５によって電気接続されている。半導体チップ１、ボンディングワイヤー５およびリードフレーム４の一部は、樹脂体２によって封止されている。樹脂体２の収束光６の入射側の面には、少なくとも収束光６が透過する光透過領域１１と空気中の酸素とが接しないように、保護層３が積層されている。
【００２４】
本実施の形態の光検出器では、樹脂体２の収束光６の入射側の面の少なくとも収束光６が透過する光透過領域１１が、保護層３によって覆われているので、例えば、ＦＥ信号を精度よく検出するために、またはＲＦ信号対雑音比等を精度よく検出するために、高光密度の光を樹脂体２に照射して、光透過領域１１の樹脂体２に含まれる原子が活性化状態となっても、活性化された上記原子と酸素原子との結合を抑制でき、その結果、樹脂体２の変形を抑制でき、光検出器の光学特性の劣化を抑制できる。このように光学特性の劣化が抑制された本実施の形態の光検出器では、ＦＥ信号、ＴＥ信号およびＲＦ信号等を精度よく検出および出力できる。
【００２５】
半導体チップ１には、受けた光を電流信号に変換する光電変換領域１ａと、光電変換領域１ａから出力される上記電流信号を増幅しまたは電圧信号に変換する回路１ｂとが作りこまれている。
【００２６】
リードフレーム４は、導電性材料、例えば、銅（Ｃｕ）、合金（Ｆｅ−Ｎｉ）等の金属を含んでおり、フレキシブルプリント配線板等の配線板に半田付け等の方法により固定された状態では、上記電気信号または電圧信号等の電気信号および電力の入出力を行う端子として機能する。
【００２７】
ボンディングワイヤー５は、金属細線、例えば、金細線であり、半導体チップ１で得られた電流信号または電圧信号をリードフレームに導出したり、半導体チップ１に電力を導入（供給）している。
【００２８】
保護層３の材料は、光および酸素との反応が少なく、光の透過率が所定値以上であれば、特に制限はないが、結合解離エネルギーがエポキシ樹脂等の有機物よりも大きい無機物であることが好ましい。特には、酸化珪素、窒化珪素、フッ化マグネシウムおよび酸化タンタルからなる群から選ばれる少なくとも一種の無機化合物を含んでいることが好ましい。上記無機化合物は、半導体チップの絶縁膜や光学部品の反射防止膜にも用いられるので、使用する材料の種類および製造装置の数を少なくすることができ、コストを低減できるからである。
【００２９】
保護層は、表面で反射する光量を除いた実質的に入射する光の透過率が９０％以上、さらには９５％以上であることが好ましい。光の透過率が高いほど光の吸収率が低く、光による劣化が生じにくいからである。透過率が９０％以上であれば、保護層の光による劣化が少なく、透過率が９５％以上であれば実質的に劣化が無いと考えて良い。
【００３０】
保護層３は、樹脂体２とは異なり封止を行う機能を必要としないので、樹脂を溶けた状態で流し込むトランスファー成形法により形成される必要はなく、その形成方法について特に制限はないが、例えば、スパッタ法、蒸着法またはスピンコート法により形成することが好ましい。保護層３の形成が容易だからである。
【００３１】
保護層３の厚みは、光検出器の使用条件に応じて適宜決定されるが、光源の波長が３９０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲であり、収束光６のパワーが数１００μＷ〜数ｍＷである一般的な光ヘッド装置に用いられる場合は、２０ｎｍ以上であることが好ましい。薄すぎると、空気中の酸素や水蒸気が透過してしまうおそれがあるからである。水蒸気は酸素原子を含むため、水蒸気が保護層３を透過すると、酸素が存在する雰囲気下で樹脂体２に光を照射した場合と同様に、樹脂体５２に変形が生じるおそれがある。保護層３の厚みが、２０ｎｍ以上である光検出器においては、数千時間使用した後においても、樹脂体５２に変形はみられず、ＦＥ信号、ＴＥ信号およびＲＦ信号等を精度よく検出および出力できる。
【００３２】
また、保護層３は、反射防止膜として機能するように設けることが好ましい。保護層３が反射防止機能を有していれば、反射による光の損失を低減できるので、光検出器の光利得効率を高めることができるからである。保護層３の材料およびその厚さは、反射防止膜の設計方法に基づいて決定すればよい。尚、反射防止膜の設計方法については、一般的によく知られているので説明を略する。
【００３３】
樹脂体２の材料は、入射される光に対して所望の透過率を有するものであれば特に制限はない。また、本実施の形態の光検出器では、保護層３を備えているので、樹脂体２の材料は、光との反応による耐劣化性よりも成形性が良好であることを優先して選択できる。例えば、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリオレフィン等を用いることができるが、特には、成形時のボンディングワイヤー５への負荷が小さく成形が容易で、低圧で成形性が良好なエポキシ樹脂を含んでいることが好ましい。
【００３４】
樹脂体２の光の吸収率は１０％以下（透過率９０％以上）であることが好ましい。樹脂体２の光の吸収率が１０％以下であると、受けた光による光透過領域１１の変形がさらに抑制された光検出器を提供できるからである。
【００３５】
樹脂体２は、半導体チップ１をリードフレーム４に搭載し、ボンディングワイヤー５により半導体チップ１とリードフレーム４とを電気接続した後、光の入射側の面が半導体チップ１の表面と平行となるように、トランスファー成形法等により形成される。樹脂体２の光の入射側の面から半導体チップ１の光電変換領域１ａが形成された面までの厚さｄは、例えば、１ｍｍとしている。
【００３６】
図２を用いた説明では、光検出器に入射される光は、光記憶媒体で反射され収束された光であるが、光源から出射された光の一部であってもよく、光検出器は、光源の出力を制御するために用いる信号を検出するためのものであっても構わない。
【００３７】
また、図２に示した例では、回路１ｂは、半導体チップ１上に設けられているが、これに制限されるものではない。図２に示すように、回路１ｂを半導体チップ１に設けた場合、回路１ｂを流れる電流によって半導体チップ１が発熱する。樹脂体２が変形する程度は、樹脂体２の温度、すなわち半導体チップの温度が高くなるほど顕著になる。回路１ｂを、半導体チップにおいて、光電変換領域１ａから離れた位置に形成するか、または、樹脂体２によって封止されていない光検出器の他の部分に設ければ、回路１ｂで発生した熱が、光透過領域１１に伝わることを抑制できるので、樹脂体２の変形を抑制でき、さらに安定化したＦＥ信号、ＴＥ信号およびＲＦ信号等の検出および出力が可能となる。
【００３８】
尚、図１に示した例では、ボンディングワイヤー５を用いて半導体チップ１とリードフレーム４とを電気接続しているが、半導体チップ１とリードフレーム４との接続方法について特に制限はなく、フリップチップ方式等のワイヤレスボンディングによって半導体チップ１とリードフレーム４とを接続してもよい。接続方法がワイヤレスボンディングである場合には、トランスファー成形法よりも高温かつ高圧下で行われる、射出成形法や、他の成形方法を適用することも可能となり、製造方法の自由度が高まる。
【００３９】
また、保護層２は、図２に示した例では単層であるが、これに制限されず、異なる材料からなる層が２層以上積層された多層構造をしていてもよい。
【００４０】
（実施の形態２）
図３は、本発明の光検出器の一例を示す断面図である。図３において、図２に示した構成部材と同じ機能を有する構成部材については同じ記号を付与して説明を省略する。
【００４１】
本実施の形態の光検出器では、保護層３（図２参照）に代えて、少なくもと光透過領域１１の上方に配置された透光性を有する平板状の板状体７と、その板状体７と樹脂体２とを接合し光透過領域１１を避けて配置された封止材８と、樹脂体２の光６の入射側の面、板状体７および封止材８によって囲まれた空間９に封入された不活性ガスとによって、上記光透過領域１１が空気中の酸素と接しないように覆われている。
【００４２】
本実施の形態の光検出器では、樹脂体２の光６の入射側の面の少なくとも光透過領域１１が、板状体７と、封止材８と、空間９に封入された不活性ガスとを含む保護部により覆われているので、実施の形態１と同様に、例えば、高光密度の収束光６を樹脂体２を照射して、光透過領域１１の樹脂体２に含まれる原子が活性化状態になっても、活性化された上記原子と酸素原子との結合を抑制でき、樹脂体２の変形を抑制できる。したがって、本実施の形態の光検出器では、ＦＥ信号、ＴＥ信号およびＲＦ信号等を精度よく検出および出力できる。
【００４３】
板状体７は、所定の波長の光が当たった場合に、酸素との反応が樹脂体２に比べて十分に少ないか、または酸素と反応しない材料を含み、かつ入射される光に対して所望の透過率を有していれば特に制限されないが、例えば、石英ガラスや硼珪酸ガラスであることが好ましい。
【００４４】
板状体７は、表面で反射する光量を除いた実質的に入射する光の透過率が９０％以上、さらには９５％以上であることが好ましい。光の透過率が高いほど光の吸収率が低く、光による劣化が生じにくいからである。透過率が９０％以上であれば、板状体７の光による劣化が少なく、透過率が９５％以上であれば実質的に劣化が無いと考えて良い。
【００４５】
空間９に封入された不活性ガスは、光が当たった場合に樹脂体２と反応を起こさず、かつ光の透過を妨げないものであれば、その種類について特に制限はないが、安価な窒素を含んでいることが好ましい。例えば、光検出器に入射される光の波長が３９０ｎｍ＜λ＜４２０ｎｍである場合、空間９に封入された不活性ガスはアルゴンであってもよい。また、空間９には、不活性ガス以外のガスが充填されていてもよいし、大気中の酸素濃度の約１／１０以下（約２．５％）であれば、酸素を含んでいてもよい。
【００４６】
これらのガスは、これらのガス雰囲気中で本実施の形態の光検出器を組み立てることにより、空間９に容易に封入することができる。
【００４７】
封止材８は、アウトガス発生量（１％以下）が少ない、例えば、紫外線硬化接着剤、シリコン系接着剤、エポキシ系接着剤等であることが好ましい。封止材８から発生して空間９内の不活性ガス中に混入したアウトガスは、光が照射されて活性化されると、樹脂体２の表面の原子と結合されるからである。結合の程度は照射される光の強度に依存するが、結合されたアウトガスが樹脂体２の表面にレンズを形成すると、樹脂体２における集光位置にずれが生じる。その結果、光が半導体チップ１でうまく受光されなくなる。
【００４８】
図３に示すように、封止材８が光透過領域１１を避けて配置された形態では、封止材８の透光性について制限は全くないが、封止材８が入射される光に対して所望の透過率を有している場合、すなわち、入射される光に対して実質的に透明である場合には、空間９が封止材８によって充填されても構わない。すなわち、光透過領域１１を酸素と接しないように覆う保護部が、図４に示すように、樹脂体２の光の入射側の面の上方に配置された板状体７と、樹脂体２の光が入射する側の面のうちの少なくとも光透過領域１１と板状体７とを接合する透光性を有する封止材１０とから構成されていてもよい。
【００４９】
尚、図３および図４に示した例では、光検出器の透光性板状体７の入射光側の面は平面であるが、レンズ状、ホログラム形状として光６に非点収差等の所望の波面を持たせたり、光６の一部を分割する等、光学的な機能を持たせることもでき、小型の光ヘッド装置を実現できる。
【００５０】
（実施の形態３）
図５に、本発明の光ヘッド装置の一例を示している。図５に示すように、光源として、例えば、３９０ｎｍ＜λ＜４２０ｎｍの範囲の波長のレーザー光を出射可能な半導体レーザー２１と、集光レンズ２３と、光路を折り曲げるためのミラー２４と、対物レンズ２５と、光記憶媒体２６より反射される復路光を分離するビームスプリッター２７と、光検出器２８とを含んでおり、光検出器２８には、実施の形態１または実施の形態２の光検出器が用いられている。
【００５１】
光記憶媒体２６に記録された情報の再生時には、半導体レーザー２１から出射した波長が例えば４０５ｎｍのレーザー光２２が、集光レンズ２３により平行光となり、ミラー２４により光路を折り曲げられ、対物レンズ２５により光記憶媒体２６に集光される。次に、光記憶媒体２６により反射された光は、対物レンズ２５、ミラー２４、集光レンズ２３をこの順で戻り、ビームスプリッター２７により反射されて、光検出器２８に入射される。光検出器２８に入射された光は、光検出器２８によって光電変換され、光検出器２８は、光記憶媒体２６上のピット列のＲＦ信号や、ピット列のトレースを行うＦＥ信号、およびＴＥ信号を検出し出力する。
【００５２】
記録時の動作は再生時と基本的に同じであるが、再生時よりも半導体レーザーから出射する光の光量が大きい。
【００５３】
本実施の形態の光ヘッド装置では、実施の形態１または実施の形態２の光検出器を用いているので、光検出器２８から精度の良いＦＥ信号、ＴＥ信号およびＲＦ信号等を受けることができ、良好な記録再生を実現できる。
【００５４】
光検出器２８の樹脂体２（図２〜図４参照）に対する波長λ１の光の透過率が１０％である場合、半導体レーザー（光源）の波長λは、λ１＜λ＜１．５・λ１の関係を満たしていることが好ましい。光源の波長λが、上記関係を満たしていれば、樹脂体２の光による劣化が抑制され、その結果、良好な記録再生を実現できる信頼性の高い光ヘッド装置を提供できるからである。
【００５５】
特に、光源の波長λは、３９０ｎｍ＜λ＜４２０ｎｍであることが好ましい。樹脂体２を形成する樹脂について、２重結合の切断のみならず、１重結合の切断をも効果に抑制できるとともに、高密度かつ大容量の光記憶媒体の記録再生が可能な信頼性の高い光ヘッド装置を提供できるからである。
【００５６】
尚、本実施の形態の光ヘッド装置では、光検出器を、ＲＦ信号、ＦＥ信号およびＴＥ信号の検出に用いているが、光源の出力制御のためのモニター信号の検出に用いてもよい。この場合、安定な出力制御、良好な記録再生を実現できる光ヘッド装置を提供できる。
【００５７】
（実施の形態４）
図６は、本発明の光情報処理装置の一例を示す概略図である。図６に示すように、光情報処理装置は、光ヘッド装置３１と、光ヘッド装置３１から出力される信号を受け演算して所定の信号を出力する電気信号処理部３３と、その所定の信号を受けて光ヘッド装置３１および光ヘッド装置３１の集光部２５（対物レンズ）（図５参照）から選ばれる少なくとも一方の位置を変化させる駆動部（図示せず）と、モーター３２と、電源装置３４とを含んでいる。
【００５８】
電気信号処理部３３は、例えば、回路基板である。電源装置３４は、電源、または外部電源との接続端子であり、モーター３２および上記駆動部へ電気を供給する。電源または外部電源との接続端子は、トラッキング制御部、フォーカス制御部等の各駆動部のそれぞれに設けられていてもよい。
【００５９】
本実施の形態の光情報処理装置では、実施の形態３の光ヘッド装置を用いているので、光ヘッドの光検出器から精度の良いＦＥ信号、ＴＥ信号およびＲＦ信号等を受けることができ、良好な記録再生を実現できる。
【００６０】
本実施の形態の光情報処理装置をもちいて行う光情報処理方法では、光ヘッドの光源２１（図５参照）の波長をλとし、光検出器の樹脂体２（図２〜図４参照）に対する波長λ１の光の透過率が１０％である場合、上記光源２１から波長λが、λ１＜λ＜１．５・λ１の関係を満たす光を出射することが好ましい。上記関係を満たす光を光源から出射すれば、樹脂体２の光による劣化が抑制され、その結果、良好な記録再生を実現できるからである。
【００６１】
特に、光源から、波長λが３９０ｎｍ＜λ＜４２０ｎｍである光を出射することが好ましい。樹脂体２を形成する樹脂について、２重結合の切断のみならず、１重結合の切断をも効果に抑制できるとともに、高密度かつ大容量の光記憶媒体の記録再生が可能だからである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の光検出器、光ヘッド装置、光情報処理装置および光情報処理方法では、光検出器の光学特性の劣化を抑制できるので、良好な記録再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、光検出器に入射された光の波長と光の透過率との関係を示す図である。
【図２】図２は、本発明の光検出器の一例を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の光検出器の他の例を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の光検出器の他の例を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の光ヘッド装置の一例を示す構成図である。
【図６】図６は、本発明の光情報処理装置の一例を示す概略図である。
【図７】図７は、従来の光検出器の一例を示す断面図である。
【国際調査報告】
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