(57)【要約】      （修正有）【課題】熱電素子からなる光ピックアップ用温度調節装置の軽量化を図る。【解決手段】対面する吸熱側基板１及び放熱側基板３とでｎ型／ｐ型熱電半導体２を把持することによりペルチェ効果を奏するサーモモジュール部を有する光ピックアップ用温度調節装置１０において、当該放熱側基板は可撓性フィルムにより成り、該放熱側基板は熱電素子部５より延出し、該放熱側基板におけるｎ型／ｐ型熱電半導体の面接面と反対側の面に金属層を形成したことを特徴とする光ピックアップ用温度調節装置を提供する。また放熱側基板が熱伝導性ポリイミド樹脂によって形成されていることを特徴とする光ピックアップ用温度調節装置を提供し、更に放熱側基板上に導体パターンを形成したことを特徴とする。【選択図】図１
2005038880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対面する吸熱側基板及び放熱側基板とでｎ型／ｐ型熱電半導体を把持することによりペルチェ効果を奏するサーモモジュール部を有する光ピックアップ用温度調節装置において、当該放熱側基板は可撓性フィルムにより成り、該放熱側基板は熱電素子部より延出し、該放熱側基板におけるｎ型／ｐ型熱電半導体の接面と反対側の面に金属層を形成したことを特徴とする光ピックアップ用温度調節装置。
【請求項２】
放熱側基板が熱伝導性ポリイミド樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ用温度調節装置。
【請求項３】
放熱側基板上に電源供給用の導体パターンを形成したことを特徴とする請求項１若しくは請求項２のいずれかに記載された光ピックアップ用温度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク装置に使用される温度調節装置に係り、特に可撓性のある電気絶縁フィルムにより廃熱処理を行うことにより光ピックアップ部の軽量化を図った光ピックアップ用温度調節装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク装置の光ピックアップ部には半導体レーザが使用されている。かかる半導体レーザは温度上昇により性能特性の劣化が起こり、その周波数特性は温度や電流量等の影響を受け易いため、長期に渡って安定した発振を得るためには、ピックアップ部を冷却若しくは一定の温度に調節することが望ましい。そのため光ピックアップ部にはペルチェ素子を用いた熱電素子等の温度調節装置が設置されることが多い。
【０００３】
図６は、熱電素子が用いられた光ディスク装置のピックアップ部の一例を示す概念図である。図６において、３１は半導体レーザであり、３２はペルチェ素子であり、３３はヒートシンク等の放熱器である。ペルチェ素子３２は、電極によって電気的に連結されたｎ型／ｐ型熱電半導体がセラミック絶縁基板で挟持されたものである。ペルチェ素子３２は、ｎ型／ｐ型熱電半導体に電流を流すことによって、半導体レーザ３１部において生じた熱を半導体レーザ３１側と面接するセラミック絶縁基板（吸熱側基板）から吸収し、他側のセラミック絶縁基板（放熱側基板）へ熱を伝達する作用を有し、光ピックアップ部の熱をヒートシンク３３等の放熱装置から放出することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図７は、光ディスク装置の光ピックアップ部の動作状態の一例を示す平面図である。図７において、４１は対物レンズを有する光ピックアップ部であり、４２はガイドシャフト、４３はリードスクリューであり、４４はターンテーブルである。上記光ピックアップ４１部はガイドシャフト間に挿通されている。また光ピックアップ４１部はナット部材等によって回転可能に配したリードスクリュー４３のネジ谷に当接している。そしてリードスクリュー４３は送りモータ４５の回転駆動に伴って回転し、かかるリードスクリュー４３の回転に伴ってナット部材を固定した光ピックアップ４１部はターンテーブル４４方向へ送り出される。そして図示しない半導体レーザから出射されたレーザ光が対物レンズを通って、図示しない光ディスクに記録された信号を読み取る（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
かかる光ディスク装置において、熱電素子を用いて廃熱処理を行う場合は、光ピックアップ部にセラミック基板を有したペルチェ素子やヒートシンク等を搭載する必要があった。従って送りモータ４５は、セラミック基板等の重量の加わったピックアップ部４１を移動させなければならなかった。ここでセラミック基板は耐熱性及び強度の観点からある程度の厚みが必要であり、またフィン型のヒートシンク等の放熱装置は光ピックアップ部にとって重量的な負担となっていた。
【０００６】
他方、セラミック基板の代わりにポリイミドシートが基板材料として用いられることもある。かかるポリイミドシートは極めて薄く製造できるので、基板自体の重量を軽減し、かつ熱抵抗が抑えられ、冷却効果を高めることが知られていた（例えば、特許文献３参照。）。しかし、ヒートシンク等の放熱器を基板に当接させる必要があることから、放熱器の重量的な負担は解消していなかった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３１０４５９（段落番号［００４１］〜［００４５］、図１及び図２）
【特許文献２】
特開２００１−７６３５２号公報
【特許文献３】
特開平７−２０２２７５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の欠点を解消するためになされたものであって、その目的とするところは、熱電素子部より放熱側基板を形成する可撓性フィルムを延出することによって、従来熱電素子の放熱側基板にヒートパイプ等を使用して搭載していた放熱器を、部品点数を増やすことなく、移動する光ピックアップ部から離れた場所に設置することによって廃熱処理を行う光ディスク装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次の構成を有する。
（１）本発明に係る光ピックアップ用温度調節装置は、対面する吸熱側基板及び放熱側基板とでｎ型／ｐ型熱電半導体を把持することによりペルチェ効果を奏するサーモモジュール部を有する光ピックアップ用温度調節装置において、当該放熱側基板は可撓性フィルムにより成り、該放熱側基板は熱電素子部より延出し、該放熱側基板におけるｎ型／ｐ型熱電半導体の接面と反対側の面に金属層を形成したことを特徴とする。
ここで放熱側基板は、可撓性及び耐熱性に優れたポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂若しくはポリエステル樹脂等によって形成される。但し、放熱側基板はこれらの材料に限定されるわけではなく、絶縁性を有し、可撓性及び耐熱性に優れた他の材料であってもよい。
また放熱側基板のうち熱電素子部より延出した部分は、熱電素子の実装されていない無実装部となる。
【００１０】
（２）本発明に係る光ピックアップ用温度調節装置は、放熱側基板が熱伝導性ポリイミド樹脂によって形成されていることを特徴とする上記（１）記載のものである。
ポリイミド樹脂は、可撓性を有し、耐熱性、機械的性質及び電気特性等の総合的要求特性に優れており、従来のセラミック基板に比して廉価であるという点で優れている。
また本発明で用いられるポリイミド樹脂としては、絶縁性及び耐熱性を有することに加え、伝熱性を有するものが用いられる。熱伝導率を上げるためには、例えば、酸化金属膜等のフィラーをポリイミド樹脂に均一に混入する方法が挙げられる。酸化金属を用いることにより、絶縁性を保ったまま熱伝導率のみを向上することができる。
かかる熱伝導性を有するポリイミド樹脂を通して放熱側基板におけるｎ型／ｐ型熱電半導体の接面と反対側の面にある金属層に熱を伝えることができる。熱伝導性は、光ピックアップ等の廃熱やポリイミド樹脂の厚みによって異なるが、０．１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを要する。特に光ピックアップ部の滞熱を防ぎ十分な廃熱を行うためには０．４５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。
【００１１】
（３）本発明に係る光ピックアップ用温度調節装置は、放熱側基板上に電源供給用の導体パターンを形成したことを特徴とする上記（１）若しくは（２）のいずれかに記載されたものである。
電源供給用の導体パターンは、熱電素子部にある熱電素子やサーミスタ等への電源リードやランド等で構成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る光ピックアップ用温度調節装置１０の一例を示す斜視図である。かかる光ピックアップ用温度調節装置１０は、吸熱側基板１と、ｎ  型／ｐ型熱電半導体２と、放熱側基板３と、電源リード４等から構成される。放熱側基板３には、ｎ型／ｐ型熱電半導体２が実装された熱電素子部５が形成されている。また放熱側基板３は、かかる熱電素子部５から帯状に延出した無実装部６を有している。更に放熱側基板３の裏面には、図２に示す如く金属層７がメタライズ形成されている。ここで金属層７としては、７０μｍ厚の銅箔が用いられている。
またｎ型／ｐ型熱電半導体２は、原則としてｎ型素子とｐ型素子とが直列に基板上に実装されたものである。各素子の寸法は、約０．３０ｍｍ×０．３０ｍｍ×０．８０ｍｍである。
【００１３】
放熱側基板３は、耐熱性を有する可撓性フィルムによって形成されている。吸熱側基板１は、可撓性フィルム、窒化アルミニウム若しくはアルミナセラミック等によって形成されている。吸熱側基板１及び放熱側基板３は共に約０．２ｍｍの厚みを有している。可撓性フィルムとしては、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂及びポリイミド樹脂等が用いられる。特に極めて薄い基板を安価に製造することができるポリイミドを用いるのが好ましい。
【００１４】
更に放熱側基板３は、熱電素子部５と無実装部６を有している。図１に示す熱電素子を有する熱電素子部５は、約６．０ｍｍ×６．０ｍｍ×１．２ｍｍである。無実装部６は約４５ｍｍ×６．０ｍｍ×０．２ｍｍである。このような寸法は本実施形態についてのものであり、実際には熱電素子の大きさ、光ピックアップの移動距離と端部の取付位置により変わる任意のものである。
なお光ピックアップ用温度調節装置１０の端部は放熱器に接続されることが好ましい。放熱器としては、ヒートシンク等の部材を使用することも可能であるが、金属製製品の筺体自体を放熱器として使用することもできる。特に金属製製品の筺体を用いることにより、製造コストを抑えると共に筺体自体の表面積も大きく外部の雰囲気に接しているため十分な放熱効果を得ることができる。
【００１５】
次に本発明に係る光ピックアップ用温度調節装置１０の製造方法を説明する。吸熱側基板１と放熱側基板３に、エッチング等によりｎ型／ｐ型熱電半導体２が実装される電極を形成する。この際、この電極とｎ型／ｐ型熱電半導体２との接合を容易にするため、めっき等の表面処理がなされる場合がある。ｎ型／ｐ型熱電半導体２は、表面処理が施され規定寸法に切断され、はんだ等の接合部材等によって格子状の組立冶具等を使用して組立てられる。
【００１６】
図２は、この光ピックアップ用温度調節装置１０における熱電素子部５が移動した状態を示す斜視図である。放熱側基板３の裏面には金属層７が形成されている。
吸熱側基板１は、図示しない光ピックアップ等に接しており、光ピックアップは、光ディスクに記録された情報を読み取るためにディスク上を移動する。かかる移動に伴って熱電素子部５も移動するが、放熱側基板３は可撓性のあるポリイミド樹脂等によって形成されているので、図２に示すように無実装部６が熱電素子部５の移動に伴って撓むことになる。なお電源リード４及び銅箔は薄いので基板と共に撓むことになる。
例えば熱電素子部５が３５ｍｍ移動した場合には、無実装部６のうちほぼ３５ｍｍ分が上下方向等に撓むことになる。
【００１７】
【実施例】
実施例１
本発明に係る光ピックアップ用温度調節装置に用いられる可撓性フィルムについての熱伝導試験を行った。
本実施例で用いた可撓性フィルムは、熱伝導率が０．６０Ｗ／ｍ・Ｋのポリイミド樹脂フィルムであり、寸法は８．０ｍｍ×５０ｍｍ×０．２ｍｍであった。かかるポリイミド樹脂の片面全体に銅箔による金属層を形成した。
＜測定方法＞
上記の実施例１のポリイミド樹脂の始端部に１０ｍｍ×１０ｍｍ×１．８ｍｍセラミックヒータを設置し、更にポリイミド樹脂フィルムの終端部にはヒートシンクを設置した。
また熱伝導試験における各種条件は以下の通りである。
ヒータ発熱量          １．５１Ｗ
雰囲気温度                ２６℃
測定開始時間    ヒータ発熱後３分
【００１８】
＜評価結果＞
実施例１におけるポリイミド樹脂フィルムの熱伝導試験の結果を図３に示した。
実施例１におけるポリイミド樹脂フィルムは、ヒータ直下で８５℃、１０ｍｍでは６８℃、２０ｍｍでは５１℃、３０ｍｍでは４０℃、４０ｍｍでは３３℃と測定された。
金属層のないポリイミド樹脂フィルムは、ヒータ直下から離れると急激に雰囲気温度に近い測定温度まで下降するため、移動する光ピックアップ部から離れた場所に放熱器等を設置することはできないが、上記試験結果より実施例１のポリイミド樹脂フィルムは、４０ｍｍ離れた測定場所でも雰囲気温度にまで下降していないので、十分に本発明に係る光ピックアップ用温度調節装置として用いることができることが分かった。
【００１９】
実施例２
図４は、本発明に係る光ピックアップ用温度調節装置１０に半導体レーザ１１及びサーミスタ１２を搭載した装置の一例を示す斜視図である。この装置において、上述した発明の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付す。
本実施例に係る装置は、ｎ  型／ｐ型熱電半導体２を吸熱側基板１と放熱側基板３によって挟持し、前記吸熱側基板１上に吸熱板１５を設け、半導体レーザ１１及びサーミスタ１２を搭載し光ピックアップ部を形成する。放熱側基板３は、ｎ型／ｐ型熱電半導体２が実装された熱電素子部及びかかる熱電素子部から帯状に延出した無実装部を有している。更に放熱側基板３の裏面には、７０μｍ厚の図示しない銅箔が形成されている。またｎ型／ｐ型熱電半導体２として用いられるｎ型素子及びｐ型素子の寸法は、約０．３０ｍｍ×０．３０ｍｍ×０．８０ｍｍである。更に吸熱側基板１及び放熱側基板３は共に約０．２ｍｍの厚みを有している。
【００２０】
ここで、吸熱側基板１及び放熱側基板３は、可撓性フィルムである熱伝導性ポリイミドによって形成されている。かかる可撓性フィルムの熱伝導率は、０．６０Ｗ／ｍ・Ｋのものを使用した。
光ピックアップ部にある半導体レーザ及びサーミスタには、電源リード等の配線が必要である。図４において、配線１７は半導体レーザ用の電源リードである。また配線１８はサーミスタリードである。また配線１４は光ピックアップ用温度調節装置１０用の電源リードである。このように光ピックアップ部に必要な配線を放熱側基板３の表面に一体的に形成することができる。
図３に示す熱電素子部は、約６．０×６．０ｍｍ×１．２ｍｍである。無実装部は約４５ｍｍ×６．０ｍｍである。
なお光ピックアップ用温度調節装置１０の端部は放熱器に接続されることが好ましい。放熱器としては、ヒートシンク等の部材を使用することも可能であるが、金属製製品の筺体を使用することもできる。
【００２１】
実施例３
図５は、本発明に係る光ピックアップ用温度調節装置に半導体レーザ１１及びサーミスタ１２を搭載した装置の他の一例を示す斜視図である。この装置において、上述した発明の実施の形態及び実施例２と同一の構成については同一の符号を付す。
本実施例に係る装置は、ｎ  型／ｐ型熱電半導体２を吸熱側基板１と放熱側基板３によって挟持し、前記吸熱側基板１上に吸熱板１５を設け、半導体レーザ１１及びサーミスタ１２を搭載し光ピックアップ部を形成する。放熱側基板３は、ｎ型／ｐ型熱電半導体２が実装された熱電素子部及びかかる熱電素子部から帯状に延出した無実装部を有している。更に放熱側基板３の裏面には、７０μｍ厚の銅箔層７が形成されている。またｎ型／ｐ型熱電半導体２として用いられるｎ型素子及びｐ型素子の寸法は、約０．３０ｍｍ×０．３０ｍｍ×０．８０ｍｍである。更に吸熱側基板及び放熱側基板３は共に約０．２ｍｍの厚みを有している。
【００２２】
ここで、吸熱側基板及び放熱側基板３は、可撓性フィルムである熱伝導率０．６０Ｗ／ｍ・Ｋのポリイミド樹脂によって形成されている。
また配線２０は温度調節装置用の電源リードであり、２４は半導体レーザ用の電源リード、２６はサーミスタリードである。
なお光ピックアップ用温度調節装置の端部Ｅは金属製製品の筺体２２若しくは図示しない放熱器に固着されている。
この装置における熱電素子部の移動に伴う放熱側基板３の撓んだ部分は、全て筺体２２内の空間Ｓに収納される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、熱電素子部より放熱側基板を形成する可撓性フィルムを延出することによって、部品点数を増やすことなく、移動する光ピックアップ部から離れた場所に放熱器等を設置することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ピックアップ用温度調節装置の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る光ピックアップ用温度調節装置における熱電素子部５が移動した状態を示す斜視図である。
【図３】銅箔付きポリイミド樹脂フィルムの熱伝導試験の結果を示すグラフである。
【図４】本発明に係る光ピックアップ用温度調節装置に半導体レーザ及びサーミスタを搭載した装置の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る光ピックアップ用温度調節装置に半導体レーザ及びサーミスタを搭載した装置の他の一例を示す斜視図である。
【図６】熱電素子が用いられた光ディスク装置のピックアップ部の一例を示す概念図である。
【図７】光ディスク装置の動作状態の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１  吸熱側基板
２  ｎ型／ｐ型熱電半導体
３  放熱側基板
４，１７，１８，２０，２４，２６  配線
５  熱電素子部
６  無実装部
１０  光ピックアップ用温度調節装置
１１  半導体レーザ
１２  サーミスタ
【図１】
2005038880.tif 000003
【図２】
2005038880.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005038880.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005038880.tif 000008
【図７】
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