(57)【要約】【課題】半導体レーザ素子と、回折格子等の光機能素子を有する光機能部とを設ける光集積装置において、半導体レーザ素子の発熱による温度上昇を効率よく抑制する。【解決手段】半導体レーザ素子４をパッケージ基板１上に配置して、ホログラム素子等の光機能素子を有する光機能部１１を、パッケージ基板上１に支持部６を介して設ける光集積装置であって、支持部６の一部を、マウント体３のサブマウント３２の一部又は半導体基板３１の一部、もしくはその両方に接合する構成とし、新たな放熱経路を確保する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、半導体レーザ素子が接合されたマウント体が、パッケージ基板上に配置され、
少なくとも光機能部が、上記パッケージ基板上に支持部を介して設けられて成り、
上記支持部の一部が、少なくとも上記マウント体の一部に接合されて成る
ことを特徴とする光集積装置。
【請求項２】
上記マウント体がサブマウントとされた
ことを特徴とする請求項１記載の光集積装置。
【請求項３】
上記マウント体が、半導体基板とされた
ことを特徴とする請求項１記載の光集積装置。
【請求項４】
上記マウント体が、サブマウント及び半導体基板とされ、
上記支持部の一部が、上記サブマウントの一部及び上記半導体基板の一部に接合されて成る
ことを特徴とする請求項１記載の光集積装置。
【請求項５】
光記録媒体に対し、上記光記録媒体の記録及び／又は再生に用いる光を照射する光ピックアップ装置であって、
光源に、半導体レーザ素子が用いられ、
少なくとも、上記半導体レーザ素子が接合されたマウント体が、パッケージ基板上に配置され、
少なくとも光機能部が、上記パッケージ基板上に支持部を介して設けられて成り、
上記支持部の一部が、少なくとも上記マウント体の一部に接合されて成る
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項６】
上記マウント体がサブマウントとされた
ことを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
上記マウント体が、半導体基板とされた
ことを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
上記マウント体が、サブマウント及び半導体基板とされ、
上記支持部の一部が、上記サブマウントの一部及び上記半導体基板の一部に接合されて成る
ことを特徴とする請求項５記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子と、ホログラム素子や回折格子等の光機能素子を有する光機能部とが設けられた光集積装置及びこれを用いた光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（Mini Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の各種の光記録媒体に対してその記録及び／又は再生に用いる光を照射する光ピックアップ装置において、光源部に半導体レーザ素子を用いた光集積装置が用いられている。
【０００３】
この光集積装置は、図５にその一例の略線的な分解斜視図を示すように、パッケージ基板上に、ＰＤ（フォトダイオード）等の光検出素子２を有する半導体基板３１いわゆるＰＤＩＣが配置され、この上に例えばサブマウント３２上に配置された半導体レーザ素子４と、この半導体レーザ素子４から出射されたレーザ光を光記録媒体等の外部の被レーザ光照射体（図示せず）に立ち上げるミラー５が設けられる。
【０００４】
そして、これらを覆うように設置された支持部６の上に、例えばレーザ光を分離する回折格子７A、ホログラム素子等より成るビームスプリッタ７B、また図６にその要部の略線的拡大断面構成を示すように、１／４波長板７Cなどの光機能素子７が設けられた光透過性樹脂等より成る光機能部１１が配置されて光集積装置１０が構成される。図６において、図５と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【０００５】
このように、光集積装置は、半導体レーザ素子４やミラー５などから成る発光部と、回折格子等の光機能素子７や図示しないが集光レンズ等が設けられる光学系と、ＰＤＩＣ等の受光部とを単一パッケージ内に集積することにより、部品点数を減らし、小型簡素化を実現している。
【０００６】
しかしながら、このような光集積装置では、次のような問題がある。
先ず、半導体レーザ素子からの発熱が、サブマウントや半導体基板（ＰＤＩＣ）、またはその接合界面の熱抵抗により放熱されず、デバイス温度が上昇して、半導体レーザ素子の特性に影響を与え、ノイズやキンクなどの特性低下やばらつきを生じる（例えば特許文献１参照。）。
また、発熱増加による素子の特性劣化や、これによる寿命の低下を来たす恐れがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３２９９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述したような回折格子やホログラム素子等の光機能素子を有する光機能部が設けられた光集積装置における放熱性の問題を解決し、半導体レーザ素子の発熱による温度上昇を効率よく抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明による光集積装置は、少なくとも、半導体レーザ素子が接合されたマウント体を、パッケージ基板上に配置して、少なくとも光機能部を、パッケージ基板上に支持部を介して設けて、この支持部の一部を、少なくともマウント体の一部に接合して構成する。
【００１０】
また、本発明による光集積装置は、マウント体としてサブマウント又は半導体基板を用いて、支持部の一部を、このサブマウント又は半導体基板、もしくはその両方の一部に接合して構成する。
【００１１】
更に、本発明による光ピックアップ装置は、上述の各本発明構成による光集積装置を用いる構成とする。
【００１２】
上述したように、本発明による光集積装置は、回折格子等の光機能素子を有する光機能部を支持部により支持し、この支持部の一部を、少なくともマウント体の一部、すなわち半導体レーザ素子を設けたサブマウント又は光検出素子を有する半導体基板、いわゆるＰＤＩＣの一部に接合する構成とするものである。
【００１３】
このような構成とすることによって、従来は半導体レーザ素子からサブマウント、ＰＤＩＣ等の半導体基板を介してパッケージ基板に至る経路のみであった放熱経路に加え、サブマウント又は半導体基板から光機能部の支持部を介してパッケージ基板に至る放熱経路を設けることができ、これにより放熱性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明による光集積装置によれば、半導体レーザ素子から、ヒートシンク効果を有し放熱性に優れたパッケージ基板への放熱経路を増加させ、放熱性を向上させて半導体レーザ素子の温度上昇を抑制することができる。
【００１５】
また、本発明による光ピックアップ装置によれば、その光集積装置において、半導体レーザ素子の放熱性を向上させて温度上昇を抑制することができることから、特性の安定化や寿命の長期化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による光集積装置の例を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明は以下の例に限定されることなく、種々の変形、変更が可能である。
【００１７】
図１においては、本発明による光集積装置の一例の要部の略線的拡大断面構成を示す。本発明による光集積装置１０は、少なくとも、半導体レーザ素子４が接合されたマウント体３を、通常ヒートシンクとなり、放熱性の高いパッケージ基板１の上に配置して、少なくとも光機能部１１を、このパッケージ基板１の上に支持部６を介して設ける構成とする。
【００１８】
この場合、マウント体３として半導体基板３１上にサブマウント３２を設ける構成として、サブマウント３２上に半導体レーザ素子４をマウントした例で、半導体基板３１は図示しないが光検出素子を設けるいわゆるＰＤＩＣとして構成し、半導体レーザ素子４から出射されるレーザ光を、被レーザ光照射体の例えば光記録媒体に向けて出射させるミラー５をこの半導体基板３１上に配置する。
【００１９】
そして、これらを覆うように、熱伝導性の比較的高い材料よりなる支持部６を設け、この支持部６に光機能部１１を配置する。この光機能部１１は、例えば光分離機能や、ホログラム機能を構成する回折格子等の光機能素子７を有する構成とする。ここで、支持部６は、その高さを調整することによって、回折格子等の光機能素子７と光源やミラー5との間隔を精度良く調整し得るいわゆるスペーサ機能を有する構成とすることができる。
また、光機能部１１には、図示しないが例えば前述の図５及び図６において説明した例と同様に、ビームスプリッタ、１／４波長板等を設けてもよい。
【００２０】
そして本発明においては、上述したようにこの光機能部１１を支持する支持部６の一部を、少なくとも半導体レーザ素子４を載置するマウント体、図示の例ではサブマウント３２の一部に熱的に密に、すなわち熱伝導性良く接合する。図１においてはこの支持部６の構成の理解を容易にするために、支持部６のみに斜線を付して示す。この場合、接合部は熱伝導を十分に確保できればよいので、特に接着剤等により接着しなくても構わない。
【００２１】
このような構成とする場合、半導体レーザ素子４の発熱を抑える放熱経路は、従来構成による経路、すなわちサブマウント３２及び半導体基板３１からヒートシンクとなるパッケージ基板１に向かう破線矢印ａで示す経路に加えて、サブマウント３２から支持部６を経てパッケージ基板１に向かう破線矢印ｂで示す経路が構成され、これにより放熱性が向上する。
【００２２】
また、図１に示す例においては、支持部６の一部を、ミラー５の下部近傍において半導体基板３１の一部にも接合して構成した例を示す。このような構成とすることによって、より半導体レーザ素子４から支持部６への放熱経路を拡大して放熱性を向上させ、温度上昇を抑制することができる。
【００２３】
次に、他の本発明による光集積装置の一例を、その略線的拡大断面図を示す図２を参照して説明する。図２に示すように、他の本発明による光集積装置１０は、上述の図１において説明した例と同様の構成において、支持部６の一部をマウント体３の半導体基板３１の一部に接合する。図２において図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２４】
尚、図２に示す例においては、半導体レーザ素子４をサブマウント３２の上に接合した例を示すが、サブマウント３２を用いずに、半導体レーザ素子４を半導体基板３１上に直接マウントした場合にも本発明を適用することができることはいうまでもない。
【００２５】
このような構成とする場合においても、図１において説明した例と同様に、半導体レーザ素子４の発熱を抑える放熱経路は、従来構成によるサブマウント３２及び半導体基板３１からパッケージ基板１に向かう経路に加えて、半導体基板３１から支持部６を経てパッケージ基板１に向かう破線矢印ｃで示す新たな経路が構成され、これにより放熱性が向上する。
【００２６】
また更に、上述の図１及び図２に示す各例において、支持部６自体を熱容量の大なる材料構成とすることにより、この支持部６自体をヒートシンクとすることもでき、放熱経路の拡大と相俟って、より放熱性を向上させることができる。
【００２７】
尚、この支持部６の材料としては、熱伝導性に優れた例えば、アルミニウムやＳＰＣＥ（冷間圧延鋼板）を用いることができる。
【００２８】
図３に比較例として、従来構成による光集積装置の一例の略線的拡大断面図を示す。図３において、図１に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この場合においては、支持部６がマウント体３のサブマウント３２、半導体基板３１のいずれにも接合しない構成であり、放熱経路が破線矢印ａで示す一経路のみであることから、放熱性が十分でないことがわかる。
【００２９】
次に、図４を参照して本発明構成による光集積装置を用いた光ピックアップ装置の一例について説明する。
この例においては、前述の図５及び図６において説明した光集積装置に本発明を適用して光ピックアップ装置を構成した例を示す。すなわち図４に示すように、光記録媒体２２に対し、その記録及び／又は再生に用いる光を照射する光ピックアップ装置２０であって、光源に、半導体レーザ素子４を用いて、少なくとも、この半導体レーザ素子４を接合したマウント体３を、パッケージ基板１上に配置し、少なくとも光機能部１１を、パッケージ基板１上に支持部６を介して設け、この支持部６の一部を、少なくともマウント体３の一部、すなわちサブマウント３２の一部又は半導体基板３１の一部、もしくは両方（図示の例においては半導体基板３１の一部）に接合した構成とする。
【００３０】
この場合においても、半導体基板３１には図示しないが光検出素子を設け、いわゆるＰＤＩＣとして構成することができる。また半導体レーザ素子４から出射されるレーザ光を、被レーザ光照射体のこの場合光記録媒体２２に向けて出射させるミラー５も同様に、半導体基板３１の上に配置する。
【００３１】
そして、これら半導体レーザ素子４、ミラー５等を覆うように、熱伝導性の比較的高い材料よりなる支持部６を設け、この上に、例えば分離機能、又はホログラム機能をもつ回折格子７A等の光機能素子７を有する光機能部１１を配置して光ピックアップ装置２０を構成する。この場合においても、支持部６は、その高さを調整して光源と光機能部１１との距離を精度良く調整するいわゆるスペーサとして用いることができる。
【００３２】
また光機能部１１には、この場合例えばホログラム素子より成るビームスプリッタ７B、１／４波長板７Cが設けられる。そして、半導体レーザ素子４から出射されたレーザ光は、ミラー５により反射されて回折格子７Ａ、ビームスプリッタ７Ｂ及び１／４波長板７Ｃを介して光集積装置１０から出射され、対物レンズ２１により光記録媒体２２、例えば光ディスクの所定の記録または再生位置に矢印Ｌで示すように照射される。
【００３３】
この場合、光記録媒体２２は一点鎖線ｄで示す中心軸の回りを矢印ｅで示すように回転する。そして図示しないが、通常の光ピックアップ装置と同様に、光集積装置１０及び対物レンズが光記録媒体２２の表面に沿って例えば半径方向に連動して移動することによって、光記録媒体２２の記録情報面全面の記録または再生がなされる構成とすることができる。
【００３４】
一方光記録媒体２２から反射された光は、対物レンズ２１を介して１／４波長板７Ｃを通過し、例えばビームスプリッタ７Ｂにより光路を分離されて、半導体基板２上の光検出素子（図示せず）により受光されるようになされ、光記録媒体２２の光磁気、相変化等による記録情報の再生がなされる。
【００３５】
そして本発明においては、上述したように、光機能部１１を支持する支持部６の一部を少なくともマウント体３の一部、すなわちサブマウント３２又は半導体基板３１、もしくはその両方の一部、図４に示す例においては半導体基板３１の一部に接合させる構成とすることから、放熱経路がサブマウント３２から半導体基板３１のみを介してパッケージ基板１に向かう従来の経路に加えて、半導体基板３１から支持部６を介してパッケージ基板１に向かう新たな放熱経路が構成され、これにより放熱性が向上し、半導体レーザ素子の温度上昇を確実に抑制することができる。
【００３６】
以上説明したように、本発明による光集積装置又はこれを用いた光ピックアップ装置によれば、従来接していなかった支持部と半導体レーザ素子のサブマウントの一部、または半導体基板いわゆるＰＤＩＣの少なくとも一部とを接合することにより、支持部を熱伝導体として機能させ、デバイスの熱抵抗を減らすことができる。
半導体レーザ素子で発生した熱は、従来のサブマウントから半導体基板を経由してパッケージ基板に向かう経路に加え、支持部を介してパッケージ基板に伝達されるため、従来に比べ放熱性が向上する。
【００３７】
また支持部の熱伝導率を向上させ、ヒートシンクとして作用させることにより、外部への放熱経路を、従来のパッケージ基板のほか、支持部からも放熱させることができて、より放熱性を向上させることができる。
【００３８】
そして更に本発明によれば、このように光集積装置の放熱特性を向上させることから、半導体レーザ素子の温度上昇を抑え、安定した特性を得ることができ、またこのレーザ素子の寿命の長期化を図ることができる。
支持部材料の放熱性を向上させる場合は、更に支持部からの放熱経路の確保と相俟って、より高温特性に優れた半導体レーザ素子を有する光集積装置、光ピックアップ装置を提供することができる。
【００３９】
尚、本発明は上述の各例に限定されることなく、例えば本発明構成による光集積装置を、上述の光記録媒体の記録再生用の光ピックアップ装置以外の種々の光学装置に組み込むことも可能であり、またその他上述したように、例えば図４においてサブマウントを設けない構成とする場合とか、また光機能素子としてその他の光学系部品を用いる場合などにも適用可能であって、本発明構成を逸脱しない範囲で種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による光集積装置の一例の要部の略線的拡大断面図である。
【図２】本発明による光集積装置の一例の要部の略線的拡大断面図である。
【図３】光集積装置の比較例の要部の略線的拡大断面図である。
【図４】本発明による光ピックアップ装置の一例の要部の略線的拡大断面図である。
【図５】従来の光集積装置の一例の分解斜視図である。
【図６】従来の光集積装置の一例の要部の略線的拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    パッケージ基板
２    光検出素子
３    マウント体
４    半導体レーザ素子
５    ミラー
６    支持部
７    光機能素子
７Ａ  回折格子
７Ｂ  ビームスプリッタ
７Ｃ  １／４波長板
１０  光集積装置
１１  光機能部
２０  光ピックアップ装置
２１  対物レンズ
２２  光記録媒体
３１  半導体基板
３２  サブマウント
【図１】
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【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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