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図面 (7)

課題

信号処理回路などの電気回路レーザダイオードなどの光学素子の重ね合わせを可能とし、基板および装置全体の小型化を図る。

解決手段

発光素子3や受光素子5などの光学素子と、信号処理回路などの電気回路6を1つの基板2上に集積化した光装置において、電気回路6の上に、絶縁性遮光性や所定の変形強度等を有する保護部材8を形成し、その上に光学素子3を重ねて配置する。光学素子3と電気回路6との間に保護部材8を介在させることにより、歪みや発熱による影響を軽減する。

概要

背景

図5および図6は、光学ピックアップ装置として用いられる従来の光装置の構成例を示す図である。

図5に示す光装置は、基板1上に、サブマウント2に載置されたレーザダイオード3と、立ち上げミラー4と、フォトダイオード5と、信号処理回路6をそれぞれ所定の位置に平面的に配置した構成である。なお、サブマウント2は、レーザダイオード3の高さ調整とヒートシンクの機能を有しており、その上にレーザダイオード3の出力光後方光)をモニタするフォトダイオードが配置される場合もある。

レーザダイオード3から出力されたレーザ光は、立ち上げミラー4で上方に光路曲げられ、図示しない固定機構により固定されたビームスプリッタ7を介して図示しない光ディスク照射される。光ディスクからの反射光は、ビームスプリッタ7を介してフォトダイオード5に受光される。フォトダイオード5は、光ディスクの再生信号や、焦点誤差信号およびトラッキング誤差信号を得るために複数に分割して配置されている。信号処理回路6は、レーザダイオード3の駆動信号増幅したり、フォトダイオード5の受光信号から再生信号、焦点誤差信号、トラッキング誤差信号などを生成する処理を行う。

図6に示す光装置は、図5に示す光装置の構成において、レーザダイオード3の出力面が上になるように基板1上に配置し、立ち上げミラー4を不要としたものであり。サブマウント2、フォトダイオード5、信号処理回路6は、図5に示す構成と同様に基板1上の所定の位置に平面的に配置される。

概要

信号処理回路などの電気回路とレーザダイオードなどの光学素子の重ね合わせを可能とし、基板および装置全体の小型化を図る。

発光素子3や受光素子5などの光学素子と、信号処理回路などの電気回路6を1つの基板2上に集積化した光装置において、電気回路6の上に、絶縁性遮光性や所定の変形強度等を有する保護部材8を形成し、その上に光学素子3を重ねて配置する。光学素子3と電気回路6との間に保護部材8を介在させることにより、歪みや発熱による影響を軽減する。

目的

本発明の目的は、信号処理回路などの電気回路とレーザダイオードなどの光学素子の重ね合わせを可能とし、基板および装置全体の小型化を図ることができる光装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

発光素子受光素子などの光学素子と、信号処理回路などの電気回路を1つの基板上に集積化した光装置において、上記電気回路の上に、緩衝性を持たせた保護部材を介して上記光学素子を重ねて配置したことを特徴とする光装置。

請求項2

前記保護部材は、単層もしくは多層膜で構成され、少なくともアルミ層を備えたことを特徴とする請求項1記載の光装置。

請求項3

前記保護部材は、前記アルミ層を複数備えると共に、これら複数のアルミ層は絶縁層を挟んで積層され、そのうちの一つが主に遮光性を備え他のうちの一つが主に回路形成用であることを特徴とする請求項2記載の光装置。

請求項4

前記電気回路は、RF信号を処理するRF信号処理領域を有し、このRF信号処理領域上に前記光学素子が重ねて配置されていることを特徴とする請求項1,2または3記載の光装置。

請求項5

前記電気回路は、トラッキングエラー信号またはフォーカシングエラー信号を処理するエラー信号処理領域を有し、このエラー信号処理領域上に前記光学素子が重ねて配置されていることを特徴とする請求項1,2または3記載の光装置。

請求項6

前記信号処理回路が、アナログ回路により構成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の光装置。

技術分野

0001

本発明は、発光素子(LD(レーザダイオード))や受光素子(PD(フォトダイオード))などの光学素子と、信号処理回路などの電気回路を1つの基板上に集積化した光装置に関する。特に、光学ピックアップ装置などに用いられる光装置に関する。

背景技術

0002

図5および図6は、光学ピックアップ装置として用いられる従来の光装置の構成例を示す図である。

0003

図5に示す光装置は、基板1上に、サブマウント2に載置されたレーザダイオード3と、立ち上げミラー4と、フォトダイオード5と、信号処理回路6をそれぞれ所定の位置に平面的に配置した構成である。なお、サブマウント2は、レーザダイオード3の高さ調整とヒートシンクの機能を有しており、その上にレーザダイオード3の出力光後方光)をモニタするフォトダイオードが配置される場合もある。

0004

レーザダイオード3から出力されたレーザ光は、立ち上げミラー4で上方に光路曲げられ、図示しない固定機構により固定されたビームスプリッタ7を介して図示しない光ディスク照射される。光ディスクからの反射光は、ビームスプリッタ7を介してフォトダイオード5に受光される。フォトダイオード5は、光ディスクの再生信号や、焦点誤差信号およびトラッキング誤差信号を得るために複数に分割して配置されている。信号処理回路6は、レーザダイオード3の駆動信号増幅したり、フォトダイオード5の受光信号から再生信号、焦点誤差信号、トラッキング誤差信号などを生成する処理を行う。

0005

図6に示す光装置は、図5に示す光装置の構成において、レーザダイオード3の出力面が上になるように基板1上に配置し、立ち上げミラー4を不要としたものであり。サブマウント2、フォトダイオード5、信号処理回路6は、図5に示す構成と同様に基板1上の所定の位置に平面的に配置される。

発明が解決しようとする課題

0006

従来の光装置は、信号処理回路6およびレーザダイオード3の発熱や、実装工程におけるワイヤーボンディングダイボディグ押圧による歪みの影響を回避するために、信号処理回路6上への実装を避け基板1上に平面的に配置している。そのため、基板面積が大きくなり、コストアップ要因になっている。

0007

本発明の目的は、信号処理回路などの電気回路とレーザダイオードなどの光学素子の重ね合わせを可能とし、基板および装置全体の小型化を図ることができる光装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

かかる目的を達成するために、請求項1記載の発明では、発光素子や受光素子などの光学素子と、信号処理回路などの電気回路を1つの基板上に集積化した光装置において、電気回路の上に、緩衝性を持たせた保護部材を介して光学素子を重ねて配置している。このため、ワイヤーボンディングやダイボンディングの押圧を受けても、その押圧を保護部材が吸収し、電気回路にストレスがかからない。その結果、ワイヤーボンディングやダイボンディングによる断線という不具合が生じず上述した電気回路と光学素子との重合配置が可能となり、基板及び装置全体を小型化できる。

0009

また、請求項2記載の発明では、保護部材は単層もしくは多層膜で構成され、少なくともアルミ層を備えている。そのため、電気回路の歪み防止用の保護部材のアルミ層を電気回路を覆う遮光膜と兼用することが可能となる。また、このアルミ層を電気回路の配線を兼ねるように構成することも可能となる。

0010

また、請求項3記載の発明では、保護部材は、アルミ層を複数備えると共に、これら複数のアルミ層は絶縁層を挟んで積層され、そのうちの一つが主に遮光性を備え他のうちの一つが主に回路形成用となっている。そのため、複数のアルミ層のうちの電気回路側のものを配線用とし、光学素子側のものを遮光膜用とすることが可能となる。なお、この場合においても、上述した電気回路の歪み防止用としての機能を果たすこととなる。

0011

また、請求項4記載の発明では、電気回路は、RF信号を処理するRF信号処理領域を有し、このRF信号処理領域上に光学素子が重ねて配置されている。歪みに対して強いRF信号処理領域上に光学素子が重ねて配置されることにより、ワイヤーボンディングやダイボンディングの押圧による歪みによる影響をより軽減できる。

0012

また、請求項5記載の発明では、電気回路は、トラッキングエラー信号またはフォーカシングエラー信号を処理するエラー信号処理領域を有し、このエラー信号処理領域上に光学素子が重ねて配置されている。低速動作部であるため、それ程高熱が発生しないエラー信号処理領域上に光学素子を重ねて配置することにより、光学素子と電気回路間の動作時における熱伝導の影響を軽減できる。

0013

また、請求項6記載の発明では、信号処理回路が、アナログ回路により構成されている。このようにアナログ回路により信号処理回路が構成されても、上述した保護部材により電気回路の歪みを十分防止する構成となっているため、良好に動作するものとなっている。

発明を実施するための最良の形態

0014

以下、本発明の実施の形態について説明する。

0015

図1は、本発明の光装置の第1の実施の形態を示す図である。本実施の形態は、図5に示す従来の光装置に対応するものであり、光学ピックアップ装置として用いられるものである。

0016

図1において、本実施の形態の光装置は、基板1上に、立ち上げミラー4と、フォトダイオード5と、信号処理回路6をそれぞれ所定の位置に配置し、さらに信号処理回路6上に保護部材8を配置し、その上にサブマウント2に載置されたレーザダイオード3を配置した構成である。なお、サブマウント2上には、レーザダイオード3の出力光(後方光)をモニタするフォトダイオードを配置してもよい。このような構成により、図5に示す従来構成よりも基板面積を小さくすることができる。

0017

通常、信号処理回路6上にレーザダイオード3を実装する場合には、ワイヤーボンディングやダイボンディング時に発生する押圧力や、部品同士の熱膨張係数の差や発熱温度の差により、物理的な歪みを発生させることがある。これにより、信号処理回路6のショートや断線、オフセット電圧の変化などを引き起こすことがある。保護部材8は、このような歪みの発生を回避するためのものであり、所定の変形強度及び緩衝性を有する材料が用いられる。加えて、信号処理回路6とサブマウント2との間に配置されるため、絶縁性も有している。なお、信号処理回路6の配線が露出された位置上に配置されない場合には、この絶縁性は不要となる。また、保護部材8は、信号処理回路6に対する遮光機能も合わせてもつのが理想的であるが、これも必要に応じ不要な場合は遮光機能を有さないものとしても良い。なお、本実施の形態では、保護部材8は、以下に説明する構造を備えており、変形強度、緩衝性、絶縁性、遮光機能のいずれの機能をも有しているものとなっている。

0018

図2は、本実施の形態の光装置における保護部材8の構造を示す図である。保護部材8は、多層膜で構成され、そのうちの2つの層がアルミ層で構成されている。さらに具体的に述べると、保護部材8は、フォトダイオード5側から、SiO2で構成された保護膜としての保護層8a、第1アルミ(Al)層8b、SiO2で構成された第1絶縁層8c、第2アルミ(Al)層8d、SiO2で構成された第2絶縁層8eからなる積層体で構成されている。なお、第1アルミ(Al)層8bは、信号処理回路6への光の進入を防止するための遮光膜であると共に、信号処理回路6の配線を兼ねている。また、第2アルミ層(Al)8dは、信号処理回路6の配線を兼ねている。

0019

なお、本実施の形態では、保護部材8をこのような5層の積層体で構成したが、保護部材8は、アルミ(Al)の単層構造としても良い。また、他の金属の単層構造としても良い。なお、単層で用いられる場合は、その材料自体に緩衝性が必要となる。すなわち、本発明ではワイヤーボンディングやダイボンディングを行う際のストレスが保護部材8によって緩衝され、信号処理回路6に伝達されにくい構造となっているが、SiO2を単層体として保護部材8に用いると、緩衝性が十分でなくワイヤーボンディングやダイボンディングを行う際に断線等の不具合を引き起こす危険性が高い。

0020

そのため、保護部材8を単層体で構成する場合は、上述したように金属部材とし、多層で構成する場合において絶縁層としてSiO2を金属部材で形成された各層の間に積層するのが望ましい。なお、保護部材8として、AlやAgやAuを用いる(単層か積層かを問わず)と、スパッタリング蒸着CVD等の半導体工程で用いられる工程を兼用でき、しかも配線も兼用できることとなる。さらに、保護部材8としてAlを用いるとコスト的に有利なものとなる。なお、保護部材8は、特に、金属ではなく、例えば絶縁体である樹脂等の単層体で構成されても良い。

0021

なお、上述したような構成では、レーザダイオード3を載置したサブマウント2の下面にアース電極を形成することはできないので、サブマウント2の上面にアース電極が形成される。

0022

また、サブマウント2はレーザダイオード3のヒートシンクとしての機能を有するが、信号処理回路6に対するヒートシンクとしての機能や、信号処理回路6とレーザダイオード3のヒートシンクとしての機能も果たしている。

0023

図3は、本発明の光装置の第2の実施の形態を示す図である。本実施の形態は、図6に示す従来の光装置に対応するものである。

0024

図3において、本実施の形態の光装置は、基板1上に、フォトダイオード5と信号処理回路6をそれぞれ所定の位置に配置し、さらにレーザダイオード3の出力面が上になるように、信号処理回路6上に保護部材8を介してサブマウント2およびレーザダイオード3を配置した構成である。このような構成により、図6に示す従来構成よりも基板面積を小さくすることができる。

0025

なお、レーザダイオード3の出力光(後方光)をモニタするフォトダイオードは、保護部材8とレーザダイオード3との間、あるいは保護部材8に孔をあけて信号処理回路6の中に形成してもよい。保護部材8に求められる構成及び機能に関しては、上述した第1の実施の形態におけるものと同様である。

0026

図4は、本発明の光装置の第3の実施の形態を示す図である。本実施の形態では、第2の実施の形態の構成において、フォトダイオード5をチップ化し、レーザダイオード3のサブマウント2に形成したものである。これにより、さらに基板面積を小さくすることができる。なお、チップ化したフォトダイオード5は、保護部材8上に形成してもよい。

0027

上述の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形実施が可能である。例えば、信号処理回路6の上には、レーザダイオード3やフォトダイオード5の他に、立ち上げミラー4などの他の光学部品を実装してもよい。

0028

また、上述の各実施の形態では、保護部材8に覆われた信号処理回路6のどの位置の上にレーザダイオード3を配置するという限定要素については特に述べず、レーザダイオード3の実装位置を単に保護部材8を介した信号処理回路6上としたが、さらに具体的には、RF信号を処理するRF信号処理領域上としても良い。通常、RF信号処理領域では、回路性質上、ワイヤーボンディングやダイボンディングの押圧で発生するオフセット等の障害に対して所定値以下であればそれを無視できるため、実装に際して機能的な障害が発生しない。

0029

また、レーザーダイオード3の実装位置を、信号処理回路6におけるトラッキングエラー信号またはフォーカシングエラー信号を処理するエラー信号処理領域上としても良い。通常、エラー信号処理領域は、低速動作部であるため発熱が少ない。従って、エラー信号処理領域上にレーザダイオード3を配置すると、電気回路側からの熱の影響を受けにくくなる。信号処理回路6は、デジタル回路でもアナログ回路でも良い。上述したように歪みに強い構成となっているため、アナログ回路としても良好に動作する。

0030

なお、上述の実施の形態において、特に限定しなかった理由としては、保護部材8が被せられた信号処理回路6上のどの位置にレーザダイオード3が配置されても熱や歪みの影響をそれ程受けないためである。加えて、信号処理回路6自体、かなり小さい面積で形成されているため、レーザダイオード3を載置する部位を選択できないケースも生じる。そのため、単に保護部材8上にレーザダイオード3を配置するものとしている。

発明の効果

0031

以上説明したように、本発明では、電気回路と光学素子を緩衝性を持たせた保護部材を介して重ねて配置することにより、従来不可能とされていた電気回路上への光学素子の重合配置を可能とし、その結果、基板および装置全体の小型化を図ることができ、製品コストの低減が可能となる。

図面の簡単な説明

0032

図1本発明の光装置の第1の実施の形態を示す図である。
図2図1の光装置の保護部材の構造を示す断面図である。
図3本発明の光装置の第2の実施の形態を示す図である。
図4本発明の光装置の第3の実施の形態を示す図である。
図5光学ピックアップ装置として用いられる従来の光装置の構成例を示す図である。
図6光学ピックアップ装置として用いられる従来の光装置の構成例を示す図である。

--

0033

1基板
2サブマウント
3レーザダイオード
4立ち上げミラー
5フォトダイオード
6信号処理回路
7ビームスプリッタ
8 保護部材

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