(57)【要約】【課題】光学特性の精度保持に対して十分な基準面の面積を確保する。【解決手段】キャップ３２のツバ部３３に、ステム３５の切り欠き３６，３７の数と同じ数の直線状の切り落とし部３４を設ける。そして、切り落とし部３４がステム３５の切り欠き３６，３７の位置に係らないように位置合わせを行なってキャップ３２とステム３５とを溶接する。こうして、ステム３５における切り欠き３６，３７の無い部分に、キャップ３２の切り落とし部３４によって広い面積の基準面３８を確保する。その結果、ステム３５の外径が小さい場合におけるステム３５の平坦度が光軸における光ピップアップの基準面の法線に対するズレ角θに及ぼす影響を抑制して、十分な光学特性の精度を確保できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子がアッセンブルされると共に、側端に切り欠きを有する円形のステムの上面に、キャップに設けられた溶接用のツバ部を溶接して、上記半導体レーザ素子を上記キャップによって覆っている半導体レーザ装置において、
上記キャップのツバ部には切り落とし部が設けられており、
上記キャップが上記ステムに溶接された状態で、上記ツバ部の切り落とし部は上記ステムの切り欠きが無い領域に位置していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記ステムの側端に設けられた切り欠きの数、および、上記ツバ部に設けられた切り落とし部の数は、３以上であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記ツバ部の切り落し部は、上記円形のステムの半径と上記ツバ部の半径との差が０．４ｍｍ以下である場合に設けられることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記キャップの側面における上記ツバ部の切り落し部の位置に、上記切り落し部に連通して上記キャップ内を外部に開放する穴を設けたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体レーザ装置の製造方法であって、
側端に切り欠きを有する円形のステムの上面に、切り落とし部が設けられたツバ部を有するキャップの上記ツバ部を溶接するに際して、
上記ステムの切り欠きを利用して上記ステムの位置決めを行い、
上記キャップのツバ部の上記切り落し部を利用して、上記切り欠きの位置が上記ステムの切り欠きが無い領域に位置するように上記キャップの位置決めを行うことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
上記ツバ部を切り落し部によって複数に分割されて成る個々の部分ツバ部を、夫々独立した電極および電源を用いて、上記ステムに溶接することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＤ‐ＲＯＭ，ＣＤ‐Ｒ／ＲＷ，ＭＯ，ＤＶＤ等の光記録情報機器に使用される半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステムに半導体レーザ素子をマウントした半導体レーザ装置として、図４に示すようなものがある。尚、図４（ａ）は外観斜視図であり、図４（ｂ）は縦断面図である。半導体レーザ素子１およびモニタ用フォトダイオード（図示せず）をステム３のサブマウント４にダイボンドし、Ａｕ線５を用いてステム３のリードピン６に結線している。さらに、外部からのゴミおよび外部応力や光学的干渉から保護する目的で、レーザ光を透過する窓穴７が設けられたキャップ８を電機溶接によってステム３に溶接している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記ステム３とキャップ８との溶接は、次のようにして行われる。すなわち、キャップ８の端部を外側に曲げて形成されたツバ部９を、ステム３の上面１０上に載置する。そして、図５に示すように、ツバ部９の上側とステム３の下面とに上部電極１１と下部電極１２とによって適切な圧力を印加しながら、電源１３からの高電流を配線１４を介して瞬間的に流すのである。こうすることによって、ツバ部９とステム３との接合部が高温になり、一部が溶けて溶接が行なわれるのである（例えば、特許文献１参照）。尚、特に上記溶接部に気密性を必要とする場合には、キャップ８の周囲に別体にツバを設けて溶接を行なう。また、安定して溶接するためには、ツバ部９の幅を大きくする必要がある。
【０００４】
また、図６に示すように、円形および小判形の半導体レーザ装置１５を光ピックアップに組み込む場合には、できるだけディスク１６の下側の空間の高さを小さくするために、ミラー１７やプリズムを用いて光軸１８を直角に曲げて、上方のディスク１６に対物レンズ１９によって焦点を結ぶようにしている。
【０００５】
上記半導体レーザ装置１５には、半導体レーザ素子１からの出射光が円形に広がらずに、縦と横とで広がり角の異なる楕円状に広がることによる種々の特性や偏波特性のバラツキを調整するために、光軸１８に対して回転できるようになっている。この半導体レーザ装置１５を回転させるためや位置合わせのために、ステム３には、Ｖ形やＵ形の切り欠き２０が設けてある。
【０００６】
上記半導体レーザ装置１５を回転させる際に発光点の位置が変動すると種々の問題が生ずるので、発光点の位置が変動しないように、ステム３の外形を円形または円形の一部を残した楕円形に成し、上記円形部の中心に発光点を位置させるようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００‐２５２５７５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体レーザ装置には以下のような問題がある。すなわち、半導体レーザ装置１５を回転させる必要から発光点を円形部の中心に位置させると、図６に示すように、光軸１８とステム３下端部との間の距離Ｈがどうしても必要となり、これが光ピックアップを薄くするための阻害原因の一つになる。
【０００９】
そのため、上記距離Ｈを小さくするために、円形部外径（半径）を９φ，５．６φ，３．５φ，３．３φのごとく小さくしたステムが年々提案されている。また、円形の一部を切り取ったＤ形や楕円形のステムも考案されている。しかしながら、光学調整のために半導体レーザ装置を回転させた場合、必ずしも上記切り取った直線部分が光ピックアップの底面に位置するとは限らないので、切り取った寸法に相当する小型化ができるとは保証されない。
【００１０】
また、上記ステム３の外形が円形の場合には、小型化によってキャップ８の外径も小さくなる。ところが、部材の寸法誤差，キャップシールの誤差（偏心具合），ステム３端のダレ等は小さくならないために、基準面２１として使用されるステム３の上面１０におけるキャップ８のツバ部９から露出している領域はより小さくなる。図７に示されるように、実際に有効な基準面２１の幅は、単にステム３半径からキャップ８半径（ツバ部９を含む）を引いた値（計算上の基準面幅）よりもかなり小さくなり、これはステム３の外径が小さくなるほど顕著になる。
【００１１】
また、図８に、図９における上記基準面２１の凹凸（平坦度）に起因する光軸１８の光ピックアップの基準面２２の法線に対するズレ角θとステム３の外径との関係を示す。この場合も、ステム３の外径が小さくなると基準面２１の凸部がズレ角θに及ぼす影響が大きくなるため、ステム３の外径が小さくなればなる程ズレ角θが大きくなる。このように、基準面２１の領域が小さくなればなる程、少しの凹凸でも光軸１８のズレが大きくなる。一般に、半導体レーザ装置１５の光軸１８における上記ズレ角θは、１°から１．５°以内に収める必要がある。従来は、上記ズレ角θの大きな要因としては半導体レーザ素子１５のダイボンド精度があった。しかしながら、近年ステム３の外径が小さくなるに従ってこの基準面２１の広さが問題となっている。
【００１２】
上記キャップ８とステム３との溶接時において、溶接されるツバ部９が円形状に一様に繋がって形成されている場合には、印加電流が均等に流れて溶接が均等に行なわれる。しかしながら、ツバ部９が一様に繋がっていない場合には、溶接部の加圧状態や表面状態等の接触状態の違いによって、均等に溶接されない場合が生ずる。
【００１３】
一方において、上記キャップ８の窓部７がガラス等の透過材質によって閉鎖されない非気密タイプの半導体レーザ装置においては、光ピックアップに組み込む際に、光学部品の取り付け時や半導体レーザ装置自身の固定時に使用される接着性樹脂の上記窓部への付着によって、不完全な気密状態が起こる場合がある。そのような不完全な気密状態が起こった場合には、温度変動等によって入り込んだ湿度の高い空気がキャップ内側から抜けずに結露となったりして、半導体レーザ素子の劣化や光学特性に著しい悪影響を与える。
【００１４】
そこで、この発明の目的は、光学特性の精度保持に対して十分な基準面の面積を確保でき、環境湿度の変化にも対応できる半導体レーザ装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子がアッセンプルされた円形のステム上面に溶接されて、上記半導体レーザ素子を覆って保護するキャップのツバ部には、切り落とし部が設けられており、上記キャップが上記ステムに溶接された状態で、上記ツバ部の切り落とし部は上記ステムの切り欠きが無い領域に位置している。
【００１６】
上記構成によれば、上記ステムにおける切り欠きが無い領域に上記ツバ部の切り落とし部が位置して上記キャップがステムに溶接されているため、上記ステム上には、部分的に上記切り欠きもツバ部も存在しない広い面積の基準面が形成される。したがって、上記基準面の凹凸量が同じであっても、面積が広い分だけ半導体レーザ素子の光軸における光ピックアップの基準面の法線に対するズレ角θへの影響が少なくなる。その結果、上記ステムの小型化に伴うステム基準面の面積減少による光学特性の悪化が改善され、上記円形のステムの外径をより小さくすることが可能になる。
【００１７】
また、１実施例の半導体レーザ装置では、上記ステムの側端に設けられた切り欠きの数、および、上記ツバ部に設けられた切り落とし部の数を、３以上にしている。
【００１８】
この実施例によれば、上記ステムの基準面の総面積を大きくすることができ、特に上記半導体レーザ素子の光軸における上記ズレ角θが顕著に大きくなる上記ステムの外径が３．５ｍｍ以下の場合に、上記基準面の凹凸の上記ズレ角θへの影響が少なくなって光学特性の悪化が改善される。
【００１９】
また、１実施例の半導体レーザ装置では、上記ツバ部の切り落し部を、上記円形のステムの半径と上記ツバ部の半径との差が０．４ｍｍ以下である場合に設けている。
【００２０】
この実施例によれば、上記円形のステムの半径と上記ツバ部の半径との差で表される上記ステムの基準面の計算上の幅が０．４ｍｍ以下である場合に、上記基準面の実面積を確保するのに有効である。
【００２１】
また、１実施例の半導体レーザ装置では、上記キャップの側面における上記ツバ部の切り落し部の位置に、上記切り落し部に連通して上記キャップ内を外部に開放する穴を設けている。
【００２２】
この実施例によれば、上記キャップには、キャップ内を外部に開放する穴が設けられている。したがって、上記ステムの上面にキャップのツバ部が溶接されるに際して不完全な気密性になるのが防止され、上記キャップ内に入り込んだ湿度の高い空気を容易に外部に逃がすことができる。その結果、上記キャップ内に結露が生じることは無く、上記半導体レーザ素子の劣化や光学特性への影響が防止される。
【００２３】
また、この発明の半導体レーザ装置の製造方法は、上記側端に切り欠きを有する円形のステムの切り欠きを利用して上記ステムの位置決めが行われ、上記キャップのツバ部の切り落し部を利用して、上記切り欠きの位置が上記ステムの切り欠きが無い領域に位置するように上記キャップの位置決めが行われる。
【００２４】
上記構成によれば、上記キャップのツバ部の切り落とし部を上記ステムの切り欠きが無い領域に正しく位置させて、上記ステムの上面に上記キャップが溶接される。こうして、広い面積の基準面が確実に確保される。
【００２５】
また、１実施例の半導体レーザ装置の製造方法では、上記ツバ部を切り落し部によって複数に分割して成る個々の部分ツバ部を、夫々独立した電極および電源を用いて、上記ステムに溶接するようにしている。
【００２６】
この実施例によれば、上記キャップのツバ部が上記切り落とし部によって分割されて成る個々の部分ツバ部が、夫々独立した電極および電源を用いて溶接されるため、溶接部の加圧状態や表面状態等の接触状態が略均一になり、均等に溶接されて溶接が劣化することが防止される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の半導体レーザ装置における外観図である。尚、図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は平面図である。本実施の形態における半導体レーザ装置３１においては、キャップ３２の下端部外周に設けられたツバ部３３を、環状に一様の幅に繋がった形状の３ヶ所を直線に沿って切り落とした切り落とし部３４を有する形状に形成する。そして、Ｖ形の切り欠き３６およびＵ形の切り欠き３７を有する円形のステム３５に、キャップ３２のツバ部３３を、ツバ部３３の切り落とし部３４がステム３５の切り欠き３６，３７の位置に係らないように位置合わせを行なって溶接するのである。
【００２８】
このように、上記ツバ部３３の切り落とし部３４がステム３５の切り欠き３６，３７の位置に係らないようにして溶接を行うことによって、ステム３５における元々基準面の面積が少ない切り欠き３６，３７の部分を避けることができ、溶接時におけるツバ部３３の切り落とし部３４からの溶け出しが略無くなることと相俟って、基準面３８の面積を大きく確保することができるのである。
【００２９】
上記ステム３５における基準面３８の面積が増えることによって、基準面３８の凸部が上記ズレ角θに及ぼす影響が少なくなるために基準面３８の僅かな突起や凹みの影響を受け難くなる。その結果、図８に示す従来の基準面２１におけるステム３の外径と光軸１８の上記ズレ角θとの関係を表す曲線が下方（ズレ角θが小さくなる側）に移動することになり、従来と同じステム３５の外径において上記ズレ角θが小さくなるのである。尚、上記ズレ角θはステム外径が３．５ｍｍ前後から顕著に大きくなるため、図７に示すように、特にステム半径とキャップ半径（ツバ部を含む）との差である計算上の基準面幅が０．４ｍｍ以下の場合において基準面の面積を広げることに効果がある。
【００３０】
ところで、上述のごとくキャップ３２のツバ部３３の一部を切り落すために、キャップ３２内の気密性が不完全になる。ところが、元々キャップの窓部に窓ガラスがない非気密タイプの半導体レーザ装置があるので、そのような非気密タイプの半導体レーザ装置に適用することによって機密性の問題には関係無く大きな効果を得ることができるのである。
【００３１】
但し、上記非気密タイプの場合には、光ピックアップへの組み込み方法によっては、不完全な気密状態になる場合がある。そこで、そのような不完全な気密状態を防ぐために、図２に示す半導体レーザ装置４１では、予めキャップに通気用の穴を設けるのである。尚、図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は平面図である。
【００３２】
図２に示す半導体レーザ装置４１においては、キャップ４２のツバ部４３の３ヶ所を切り落として切り落し部４４を形成する際に、少なくとも１ヶ所の切り落し部４４に関してキャップ４２の本体の下端部も同時に切り落とす。こうして、キャップ４２の切り落し部４４の位置に通気用の穴４５を設けるのである。こうすることによって、この穴４５を介して十分な通気性が確保され、上記不完全な気密状態時にキャップ４２内の湿度が高まるのを防止するのである。
【００３３】
上述したように、本実施の形態においては、キャップ３２のツバ部３３に、ステム３５の切り欠き３６，３７の位置に対応する直線状の切り落とし部３４を設ける。そして、ステム３５に、切り落とし部３４がステム３５の切り欠き３６，３７の位置に係らないように位置合わせを行なってキャップ３２のツバ部３３を溶接するようにしている。こうして、ステム３５における切り欠き３６，３７の無い部分にキャップ３２の切り落とし部３４によって広い面積の基準面３８を設けるのである。
【００３４】
その結果、上記ステム３５の外径が小さい場合におけるステム３５の平坦度の上記ズレ角θに及ぼす影響を抑制して、十分な光学特性の精度を確保することができるのである。
【００３５】
ところで、従来のように、上記切り取り落し部３４によってツバ部３３を分割して成る部分ツバ部の上側とステム３５の下面とを一対の上部電極と下部電極とで挟んで圧力を加えながら瞬間的に大電流を流して溶接すると、ツバ部３３の加工精度やツバ部３３とステム３５との表面状態の違いによる表面抵抗の差によって、各部分ツバ部に均等に電流が流れなくなる。そうなると、各部分ツバ部での溶接状態が異なって、顕著な場合には溶接されなかったり、部分ツバ部の溶け出し量が多くなって基準面３８の領域が狭くなったりする。
【００３６】
そこで、本実施の形態においては、図３に示すように、各部分ツバ部を独立した上部電極で溶接を行うのである。尚、図３（ａ）はキャップ５２のツバ部５３とステム５４とを溶接している状態を示し、図３（ｂ）は半導体レーザ装置５１の平面図であり、図３（ｃ）は半導体レーザ５１の斜視図である。
【００３７】
図３の例の場合には、キャップ５２のツバ部５３は２つの部分ツバ部５３ａ，５３ｂに分割されており、上部電極５５もツバ部５３の分割数「２」に応じた２つの第１上部電極５５ａと第２上部電極５５ｂとに絶縁体５６によって電気的に分離されている。これに対して、下部電極５７は分割されてはいない。そして、第１上部電極５５ａと下部電極５７と第１電源５８ａとで部分ツバ部５３ａとステム５４とを、第２上部電極５５ｂと下部電極５７と第２電源５８ｂとで部分ツバ部５３ｂとステム５４とを、夫々独立して加圧・溶接を行なうのである。そうすることによって、確実に各部分ツバ部５３ａ，５３ｂの溶接が行なわれるため、溶接不良を無くすことができるのである。
【００３８】
このように、上記ツバ部５３が分割されたキャップ５２とステム５４とを溶接する際には、ステム５４の切欠き部５９とキャップ５２の切り落とし部６０と第１，第２上部電極５５ａ，５５ｂとの位置合わせが必要となるため、予めステム５４とキャップ５２とを夫々の向きを揃えて下部電極５７にセットする必要がある。その場合、ステム５４は、切り欠き５９を利用して向きを揃える。また、キャップ５２は、直線状の切り落し部６０で位置出しを行なって、ステム５４と向きを合せるのである。当然ながら、第１，第２上部電極５５ａ，５５ｂの向きはキャップ５２の向きに合うように予めセットされているので、各部分ツバ部５３ａ，５３ｂには第１，第２上部電極５５ａ，５５ｂのうちの対応する上部電極が接触することになる。こうして、各部分ツバ部５３ａ，５３ｂが個別に溶接されるのである。
【００３９】
尚、上記実施の形態においては、上記ステム３５，５４の側端に設けられた切り欠き３６，３７，５９の数と、ツバ部３３，５３に設けられた切り落とし部３４，６０の数とは、２以上となっている。しかしながら、ステム３５，５４の外径を従来よりも小さくする場合（特に３５ｍｍφ以下にする場合）には、より広い面積の基準面を得るためには上記数を３以上にすることが効果的である。
【００４０】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の半導体レーザ装置は、円形のステム上面に溶接されるキャップのツバ部には切り落とし部を設け、上記キャップが上記ステムに溶接された状態で、上記ツバ部の切り落とし部を上記ステムの切り欠きが無い領域に位置させているので、上記ステム上には、部分的に、上記切り欠きもツバ部も存在しない広い面積の基準面を形成することができる。したがって、半導体レーザ素子の光軸における光ピックアップの基準面の法線に対するズレ角θへの影響を少なくでき、上記ステムの小型化に伴うステム基準面の面積減少による光学特性の悪化を改善することができる。その結果、上記円形のステムの外径をより小さくすることができるのである。
【００４１】
すなわち、この発明によれば、ステム外径が小さくなった分だけ従来の品質を維持したまま光ピックアップを薄く形成することができる。したがって、ＣＤ‐Ｒ，ＤＶＤ等のドライブ装置を薄く製造することができ、それらを内蔵した製品の小型化も容易に可能になる。
【００４２】
また、この発明の半導体レーザ装置の製造方法は、上記側端に切り欠きを有する円形のステムの位置決めを上記切り欠きを利用して行い、上記ツバ部の切り落とし部を有するキャップの位置決めを、上記切り落し部を利用して、上記切り落し部の位置が上記ステムの切り欠きが無い領域に位置するように行うので、上記キャップのツバ部の切り落とし部を上記ステムの切り欠きが無い領域に正しく位置させて、上記ステムの上面に上記キャップを溶接できる。こうして、広い面積の基準面を確実に確保できる。
【００４３】
また、上記ツバ部を切り落し部によって複数に分割して成る個々の部分ツバ部を、夫々独立した電極および電源を用いて上記ステムに溶接するようにすれば、個々の部分ツバ部の加圧状態や表面状態等の接触状態を略均一にでき、均等に溶接することができ、溶接が劣化するのを防止することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の半導体レーザ装置における外観図である。
【図２】図１とは異なる半導体レーザ装置の外観図である。
【図３】分割されたツバ部を有するキャップとステムとの溶接方法の説明図である。
【図４】従来の半導体レーザ装置の構造を示す図である。
【図５】図４におけるキャップとステムとの溶接方法の説明図である。
【図６】半導体レーザ装置を光ピックアップに組み込んだ状態を示す図である。
【図７】実際に有効な基準面幅および計算上の基準面幅とステムの外径との関係を示す図である。
【図８】光ピックアップの基準面の法線に対する光軸のズレ角とステムの外径との関係を示す図である。
【図９】図８におけるズレ角の説明図である。
【符号の説明】
３１，４１，５１…半導体レーザ装置、
３２，４２，５２…キャップ、
３３，４３，５３…ツバ部、
３４，４４，６０…切り落とし部、
３５，５４…ステム、
３６，３７，５９…切り欠き、
３８…基準面、
４５…穴、
５３ａ，５３ｂ…部分ツバ部、
５５ａ…第１上部電極、
５５ｂ…第２上部電極、
５６…絶縁体、
５７…下部電極、
５８ａ…第１電源、
５８ｂ…第２電源。
【図１】
2004128378.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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