KR20020070088A - 레이저 모듈 및 그를 이용한 광헤드, 광학적 정보 기록재생 장치 - Google Patents

Abstract

반도체 레이저칩과 반사면을 탑재하는 레이저 모듈에 관한 것으로, 반도체 레이저칩의 위치 결정을 고정밀도화하는 동시에, 생산 시간을 단축화하고, 소형화와 비용 저감을 실현하는 것을 목적으로 하고, 실리콘 기판에 설치한 반사면에 단차를 갖게 하여, 그들의 반사면을 레이저 출사광의 반사면과 레이저칩의 위치 결정면으로 함으로써, 고정밀도로 위치 결정한다. 또한, 기록에 큰 파워를 필요로 하는 레이저 모듈에 대해서는 반도체 레이저칩 길이 방향의 측면과 대향하는 경사면에 단차를 마련하고, 레이저칩의 하부 전극의 싱크 바닥으로부터 실리콘 기판 상부로의 배선에 있어서, 레이저칩 길이 방향과 각도를 이루는 경사면을 설치하여 완경사면화하고, 그 완경사면을 경유하게 하여 마이그레이션의 발생 완화를 도모했다.

Description

레이저 모듈 및 그를 이용한 광헤드, 광학적 정보 기록 재생 장치{LASER MODULE, OPTICAL HEAD COMPRISING THE SAME, AND OPTICAL INFORMATION RECORDING/REPRODUCING DEVICE}

780 ㎚ 파장의 레이저광을 이용하는 CD(Compact Disc) 드라이브는 포터블 CD 플레이어 휴대성의 향상, CD-ROM의 퍼스널 컴퓨터 내장 등, 장치의 소형화와 박형화로의 요구와 함께 그 기간 부품인 광헤드에 대해서는 부품 갯수의 삭감과 광학 조정의 간소화를 행할 필요가 있었다. 그래서, 예를 들어 일본 특허 공개 평1-150244호에 개시한 바와 같은 레이저광의 반사면(이하, 마이크로 미러라 칭함)과 수광 소자를 조립한 실리콘 기판에 반도체 레이저를 탑재하여 레이저 모듈화로서 부품 갯수의 삭감과 광학 조정의 간소화에 대응하고 있었다.

한편, 최근 CD 7배의 기록 밀도를 갖는 650 ㎚ 파장의 레이저광을 이용한 DVD(Digital Versatile Disc)가 종래의 CD도 사용할 수 있는 2파장 대응 드라이브의 형태로 급속히 보급되기 시작하고 있다. 이 드라이브에 이용하는 광헤드는 DVD용의 레이저 모듈, 콜리메이트 렌즈, 대물 렌즈와 함께 CD용 레이저 모듈, 콜리메이트 렌즈, 대물 렌즈를 포함하므로 광헤드 자체는 대형화하고 있다.

또한, 최근에는 광디스크에 기록 가능한 DVD-RAM(DVD Rewritable Disc)이 시장에 등장하여 종래의 재생 전용의 CD나 DVD에 대해 약 10배의 파워를 갖는 반도체 레이저를 이용하고 있다. 이 때문에 반도체 레이저 자체의 과열을 막는 방열 특성을 얻는 것이 반도체 레이저의 수명을 유지하는 중요한 과제가 되어 현재에는 반도체 레이저칩과 수광 소자를 독립된 부품으로서 구성하고, 반도체 레이저칩 바로 아래의 서브 마운트를 AlN(질산 알루미늄)(열전도율 150 W/m℃)이나 SiC(탄화 규소)(열전도율 260 W/m℃) 등, 열전도 방열성이 우수한 재료를 사용하고 있다. 이러한 부품 갯수의 증가는 광헤드를 더욱 대형화시키는 동시에, 광학 조정의 부위를 늘려 대폭적인 제조 원가의 상승을 초래하고 있다.

이와 같이, 광디스크 드라이브에 있어서의 CD/DVD 쌍방으로의 대응, DVD-RAM에 의한 기록 기능의 추가 등의 다기능화는 장치의 소형화 및 박형화의 요구와 상반되는 상황이 되고 있다. 또한, 400 ㎚ 파장의 블루 레이저의 개발도 활발해져 가까운 장래에 실용화도 기대되고 있다. 따라서, 금후 CD, DVD와 상호 교환을 갖는 동시에, 블루 레이저에도 대응할 수 있는 3파장 대응의 광디스크 드라이브로의 요구도 생각할 필요가 있다. 그러나, 이러한 다기능화는 점점 광헤드의 부품 갯수를 늘려 장치의 소형화 및 박형화를 어렵게 할 뿐만 아니라 광학 조정이 복잡해져 대폭적인 비용 상승을 초래한다는 문제가 있다.

따라서, 금후 장치의 다기능화와 소형화 및 박형화를 양립해 가기 위해서는, 예를 들어 일본 특허 공개 평10-21577호에 개시한 바와 같은 수광 소자와 한단 파 내려간 오목부 부분(이하, 싱크부라 칭함)을 갖는 실리콘 기판에 2개의 반도체 레이저칩을 부착하고, 마이크로 미러를 설치한 레이저 모듈을 이용할 필요가 있다. 즉, CD와 DVD의 경우, 각각에 대응하는 레이저 광원과 수광 소자를 갖는 레이저 모듈, 광원 절환 수단, 양방의 파장에 대응하는 대물 렌즈와 편향 회절 격자를 이용하여 CD 혹은 DVD 디스크에 대응하는 레이저광을 선택하여 레이저 광원으로부터 디스크에 이르는 광로를 단파장의 레이저 모듈의 경우와 마찬가지로 하는 것이 고려된다. 그러나, 복수의 레이저칩을 마이크로 미러와 수광 소자 및 앰프를 갖는 실리콘 기판에 집적하기 위해서는 다음과 같은 문제가 있었다.

도9에 단파장의 레이저 모듈의 구성도를 도시한다. 또한, 광헤드의 구성도를 도10에 도시한다.

반도체 레이저칩(1)으로부터 출사된 레이저광은 마이크로 미러(5)에서 반사되어 대물 렌즈(6)를 통해 광디스크(7)에 집광한다. 이 때, 광디스크(7)에서의 광량을 확보하기 위해 레이저칩(1)과 대물 렌즈(6)의 광축을 맞출 필요가 있으나, 반도체 레이저칩(1)이 0.3 × 0.7 × 0.1 ㎜ 정도로 미소하므로, 칩 자체의 위치 제어가 어려워, 부착시에 미소한 위치 어긋남을 발생한다는 제조 기술로부터 칩 부착시의 마이크로 미러면에 대한 레이저광의 좌우의 각도 정밀도를 ±2°로 하는 것이 고작이었다. 그리고, 이 각도 오차는 레이저 모듈(9)을 광헤드에 조립할 때에 편광 회절 격자(8), 대물 렌즈(6), 광디스크(7)와 위치 맞춤 조정을 행하여 해소하고있었다. 그런데, 2개의 레이저칩을 나란히 부착했을 때의 각도 정밀도는 각각의 칩이 ±2°를 갖기 때문에, 전체적으로 각도 정밀도는 ±4°가 되어 레이저와 광디스크 사이의 광로 정밀도를 얻을 수 없게 된다.

한편, CD 및 DVD의 수광 소자에 대응하는 앰프를 종래의 단파장과 동등한 실리콘 기판 면적에 형성하기 위해서는 보다 미세화가 진행된 LSI의 디자인 룰을 이용할 필요가 있으나, 이 프로세스 기술의 진전은 마이크로 미러의 형성에 이하에 개시한 문제를 발생시키고 있다. 즉, 마이크로 미러는 수산화 칼륨 수용액에 의한 습식 에칭으로, 실리콘 기판 (1 0 0)면에 대한 (1 1 1)면의 에칭 속도가 대략 2빔 지연된다고 하는 현상에 의거하여 형성되어 있다. 이 때, (1 1 1)경사면이 이루는 각도는 54.7°이나, 실리콘 기판의 (0 1 1)방향을 축으로 하여 (1 0 0)면으로부터 각도 θ만큼 옮긴 결정면(이후, 각도 θ를 오프 앵글θ라 칭함)을 에칭함으로써 경사면을 (54.7 - θ)°로 변화시켜 원하는 각도를 얻고 있다. 즉, 레이저광을 모듈에 대해 수직으로 급상승시키기 위해서는 오프 앵글 θ를 9.7°로 한다. 그러나, LSI의 미세 가공의 진전은 극히 섬세한 프로세스 제어를 필요로 하여, 이와 같이 큰 오프 앵글을 확보하는 것은 곤란해진다. 이로 인해, 대물 렌즈의 광축에 따라 레이저광을 출사하기 위해서는 마이크로 미러의 각도와 함께 모듈을 탑재하는 패키지 구조도 고려할 필요에 직면하고 있다.

또한, DVD-RAM용 레이저에서는 기록을 위해 200 ㎃ 정도의 큰 전류를 필요로 한다. 이에 대해, 종래의 레이저 모듈에서는 레이저칩의 하부 전극은 마이크로 미러를 이루는 경사면과 직각 방향의 경사면을 경유하여 실리콘 기판 상부에 배선되어 있었으나, 이 경사면은 수직에 가까운 각도를 갖고 있고, 경사면에서의 배선 막 두께가 얇아지는 동시에, 배선부의 입계도 증가하여, 대전류를 흘린 경우, 입계 파괴를 일으켜 단선에 이르는 마이그레이션의 우려가 있었다.

또한, DVD-RAM용 레이저에 있어서의 발열에 의한 단수명화를 방지하기 위해 실리콘 기판의 싱크부에 레이저를 탑재할 때에 방열성에 대한 어느 정도의 고안을 할 필요에 직면하고 있다.

본 발명은 레이저광을 이용하여 광디스크나 광자기 디스크 등의 광기록 매체에 기록되는 정보의 기록이나 판독을 행하기 위한 광정보 처리용의 레이저 모듈에 관한 것으로, 특히 DVD와 CD의 조합 등, 복수의 파장을 취급하는 레이저 모듈 및 그를 이용한 광헤드 및 광학적 정보 기록 재생 장치에 관한 것이다.

도1의 (a)는 본 발명의 일 실시예를 도시한 레이저 모듈의 사시도이다.

도1의 (b)는 본 발명의 일 실시예를 도시한 레이저 모듈의 싱크부 확대도이다.

도1의 (c)는 본 발명의 일 실시예를 도시한 레이저 모듈의 단면도이다.

도2는 본 발명의 2 레이저 모듈의 일 실시예를 도시한 평면도이다.

도3은 본 발명의 2 레이저 모듈을 탑재한 광헤드 장치의 개략 구성도이다.

도4는 종래의 2 레이저 탑재 광헤드 장치의 개략 구성도이다.

도5는 본 발명의 2 레이저 모듈의 실리콘 기판의 일 실시예를 도시한 평면도이다.

도6은 본 발명의 2 레이저 모듈의 일 실시예를 도시한 평면도이다.

도7은 본 발명의 2 레이저 모듈의 패키지를 포함한 일 실시예를 도시한 평면도와 단면도이다.

도8의 (a)는 2 레이저 모듈의 최초 칩의 부착 방법을 도시한 평면도이다.

도8의 (b)는 2 레이저 모듈의 마지막 칩의 부착 방법을 도시한 평면도이다.

도9는 종래의 레이저 모듈의 사시도이다.

도10은 종래의 광헤드의 개략을 도시한 구성도이다.

본 발명에 있어서는, 반도체 레이저칩과 수광 소자와 싱크부를 포함하는 실리콘 기판을 갖는 레이저 모듈에 있어서 싱크부의 경사면에 단차를 마련하고, 마이크로 미러와 반도체 레이저칩과의 위치 결정용의 맞닿기 기준으로 한 것을 특징으로 하는 레이저 모듈을 이용한다. 본 모듈은 파장이 다른 복수의 레이저칩을 가진 경우에도 적용 가능하고, 마이크로 미러 사이에 고정밀도의 출사 각도를 실현하고, 이 레이저 모듈로부터 출사한 레이저광을 대물 렌즈를 통해 광디스크에 집광하고, 그 반사광을 편향 회절 격자를 통해 상기 모듈 내의 수광 소자로 인도함으로써 1 레이저 모듈과 동등한 부품 갯수로 광헤드의 소형화를 실현한다.

또한, (011)방향을 축으로 하여 (100)면에 오프 앵글 θ를 마련한 실리콘 기판으로의 대응으로서는 레이저칩과 실리콘 기판의 부착면과 마이크로 미러면이 이루는 각도 α는 180°- (54.7 - θ) = (125.3 ＋ θ)°이므로, 이 마이크로 미러면에서 반사된 빛은 수직 방향으로부터 2 × {(180 - α)°- 45°} = (19.4 - 2θ)°오프셋된다. 따라서, 대물 렌즈를 통해 광디스크에 집광하고, 그 반사광을 편향회절 격자를 통해 모듈 내의 수광 소자로 안내하기 위해서는 이 오프셋 만큼의 각도 맞춤을 레이저 모듈 패키지의 광헤드 부착부 혹은 상기 패키지 내의 실리콘 기판 부착부에서 행한 것을 특징으로 한다.

그리고, DVD-RAM 혹은 CD-R(CD Recordable Disc) 등의 큰 전류를 필요로 하는 레이저 모듈에 있어서는 마이그레이션의 발생을 방지하기 위해, 싱크부 측벽을 이루는 경사면에 단차를 설치하고, 레이저칩의 하부 전극의 싱크 바닥으로부터 실리콘 기판 상부로의 배선에 있어서, 레이저칩의 길이 방향과 각도를 이루는 경사면을 형성하여 완경사면화하고, 그 완경사면을 경유하게 한 것을 특징으로 한다.

또한, RAM의 방열에 대해서는 레이저칩과 실리콘 기판의 접착에 열전도율이 우수한 AuSn을 이용하는 동시에, 실리콘 기판의 하부에 위치하는 패키지 재료로서 종래의 Kovar(코바), Al203 (알루미나)(열전도율 17 W/m℃)로 바꿔 열전도율이 우수한 Fe(열전도율 75 W/m℃) 혹은 SiN(열전도율 150 W/m℃) 등을 이용하고 혹은 히트 싱크 재료로서 CuW(열전도율 210 W/m℃) 등, 열전도율이 우수한 재료를 이용하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 이용하여 설명한다.

본 발명의 제1 실시예를 도1의 (a), (b), (c)에 도시한다. 종래예와 다른 점은 실리콘 기판의 경사부를 2단으로 하고, 움푹 들어간 경사면을 마이크로 미러(10)로 하고, 전방의 경사면을 레이저칩의 위치 결정 기준면(11)으로 한 점에 있다. 2개의 경사면 사이의 간격은 마이크로 미러의 NA 설계로부터 구하고, 여기서는 60 ㎛로 했다. 이 치수는 마스크 정밀도에 의해 결정되므로 서브 마이크론의 정밀도를 실현한다. 또한, 마이크로 미러(10)의 폭은 레이저광의 빔 확대각과 마이크로 미러 코너 근방에서의 미러면 왜곡의 영향을 받지 않는 범위로 설정할 필요가 있으며, 여기서는 100 ㎛로 설정했다. 본 구조의 싱크에서는 도1의 (c)의 d-d'단면도에 도시한 바와 같이 위치 결정 기준면(11)에 레이저칩 출사면(12)의 하단부를 맞댐으로써, 각도 정밀도 ±1°를 실현한다. 게다가, 이 방법은 화상 처리 등의 복잡한 측정계나, 위치 조정을 위한 복잡한 메카부를 필요로 하지 않고, 위치 결정 기준면에 칩을 눌러 대는 것만으로 위치 결정을 할 수 있으므로, 단시간에 생산할 수 있다. 또한, 도1의 (c)의 e - e' 단면도에 도시한 바와 같이 레이저광은 마이크로 미러면(10)에서 반사되어 모듈 밖으로 조사된다.

2개의 레이저칩을 실제 장착한 실시예를 도2에 도시한다. 도2는 2개의 레이저칩을 수광 소자를 포함하는 실리콘 기판의 싱크 테이블(오목부 부분)에 부착한 것을 위에서 내려다 본 평면도이다. 2개의 레이저칩은 각각 CD용 780 ㎚ 파장 레이저칩(13a)과 DVD-RAM용 650 ㎚ 파장 레이저칩(13b)이고, 싱크 테이블(14)에 약 50 ㎛의 간격을 두고 병렬로 부착되어 있다. 마이크로 미러(10)와 칩 위치 결정 기준면(11)의 간격은 60 ㎛이고, 에칭 가공을 위해 양자간의 간격은 서브 미크론 정밀도로 유지된다. 이로 인해, 2개의 레이저칩(13a, 13b)을 위치 결정 기준면(11)에 맞댐으로써, 각각 각도 정밀도 ±1°를 실현하고, 모듈 전체적으로도 ±1.4°를 실현한다.

도2의 실시예의 레이저 모듈(15)을 광헤드에 탑재한 구성도를 도3에 도시한다. 본 실시예에 있어서는, 650 ㎚ 파장의 DVD용 레이저칩(13b)의 출사광을 이용하여 콜리메이터(16), 편광 회절 격자(8), 대물 렌즈(6), 광디스크(7) 사이의 위치 조정을 행한다. 이 때, 780 ㎚ 파장의 CD용 레이저칩(13b)의 출사광도 DVD와 동일한 광로를 지나는 것과 콜리메이터(16), 편광 회절 격자(8), 대물 렌즈(6)를 CD/DVD 공통 부품으로서 설계함으로써, 종래의 단파장의 드라이브와 동등한 크기로 2파장에 대응하는 장치를 실현한다. CD 자체의 광로의 위치 맞춤을 행하지 않음에 따른 약간의 광량 저하는 CD용 780 ㎚ 파장의 레이저칩(13a)의 파워를 증가함으로써, 보충을 한다.

본 실시예와의 비교를 위해, DVD-RAM과 CD의 2파장에 대응하는 종래의 광헤드의 구성도를 도4에 도시한다. RAM용 660 ㎚ 레이저 다이오드(18)의 출사광은 콜리메이터(19), 분리 프리즘(20), 편광 회절 격자(8), 대물 렌즈(6)를 통해 광 디스크(7)에 집광하고, 디스크에서 반사된 빛은 다시 대물 렌즈(6), 편광 회절 격자(8)를 통해, 분리 프리즘(20)에서 반사되어 콜리메이터(21)를 통해 DVD용 수광 소자(22)로 들어간다. 한편, CD는 레이저와 수광 소자와 홀로그램이 일체가 된 CD 홀로그램 유닛(23)을 이용하여, 콜리메이터(24)를 통과 후, DVD와 동일한 광로를 따라 CD 홀로그램 유닛(23) 중의 수광 소자로 들어가는 구성으로 되어 있다. 이 종래예의 부품 갯수는 12개로, 도3에 도시한 본 실시예의 2배인 동시에, 서로의 광학 조정도 매우 복잡해 광로 조정에 많은 시간을 소비하고 있었다. 본 실시예에서는 부품 갯수의 삭감과 함께 조정 부위를 간소화하여 대폭적인 비용 저감을 실현한다.

그리고, 상기 광헤드를 광드라이브 장치에 탑재하고, CD 혹은 DVD 디스크로의 절환에 따라서, 자동적으로 780 ㎚ 혹은 650 ㎚ 파장의 광원을 선택하는 회로를 이용함으로써, 종래의 단파장의 드라이브와 동등한 크기로 2파장 대응을 행하는 장치를 실현한다.

다음에, 레이저 모듈의 반도체 레이저칩 길이 방향의 측면과 대향하는 경사면에 단차를 갖는 실시예를 도5에 도시한다. 본 도면은 레이저칩을 부착하기 전의 상태이고, 레이저칩의 아래에 위치하는 하부 전극(26)이 보이는 상태를 도시하고 있다. 기반면의 에칭 속도차에 의해 반도체 레이저칩 길이 방향의 측면과 대향하는 경사면(a, a', b)은 수직에 가까운 각도를 갖지만, c, d는 a, b보다 완만한 경사면이 되어, d의 경사면이 가장 완만하므로, 하부 전극(25)을 d부를 경유하여 실리콘 기판 상부에 배선하고(26), 전극의 막 두께를 균일화함으로써, DVD-RAM용 레이저와 같은 대전류를 필요로 하는 경우에도 마이그레이션을 방지하는 동시에, 싱크부(오목부)를 깊게 설계했을 때의 단선 방지로서도 도움이 된다.

또한, 싱크부의 마이크로 미러측과 반도체 레이저칩 길이 방향의 측면과 대향하는 경사면의 양 쪽에 단차를 마련하고, 레이저칩(13a, 13b)에 근접하는 경사면을 칩 위치 결정 기준으로 한 실시예를 도6에 도시한다. 칩 위치 결정 기준면(27, 11)은 수광 소자(2)와 각각 X, Y 방향의 정밀도 맞춤을 행한다. 에칭 마스크에 의한 위치 맞춤과 함께 에칭 조건을 잘 관리함으로써, 수광 소자(2)에 대한 위치 정밀도, X 방향 ±5 ㎛, Y 방향 ±2 ㎛를 실현한다. 이들을 기준면으로서 레이저칩을 X, Y 방향으로 맞대어 수광 소자(2)와의 위치 관계를 만족시킨다. 이 때, 칩 위치 결정 기준(27)에 이어지는 위치에 각도를 마련하여 경사각을 완화하고, 배선(29)을 하부 전극으로부터 경사면(28)을 경유하여 실리콘 기판의 상부에 배선(26)하여, 마이그레이션이나 배선을 방지할 수도 있다. 따라서, 본 싱크 구조를 이용하면, 치수 측정이나 화상 처리를 행하는 일 없이 싱크의 경사면에 칩을 밀어 내림으로써 레이저광의 필요 정밀도를 만족할 수 있고, 칩 자체의 조정 작업을 없애, 작업성을 보다 개선하여 비용 저감에 기여한다. 또한, 반도체 레이저칩 길이 방향의 측면과 대향하는 경사면의 단차의 위치는 도5, 도6에 도시한 것에 한정되는 것은 아니며, 상기 효과를 발휘하는 범위에서 임의의 위치에 마련하는 것은 물론이다. 또한, 마이크로 미러측의 단차의 형상도, 도6에 도시한 것에 한정되는 것은 아니며, 상기 효과를 발휘하는 범위에서 임의의 구조가 가능해, 예를 들어 레이저(13a, 13b)와의 사이의 중앙부의 단차를 없앤 구조로 하고, 측면 단차(11)와 레이저와의 접촉 부분을 충분히 크게 함으로써, 레이저를 맞대어 위치 결정을 행하는 것도 가능하고, 또한 기준(27)과 측면 단차(11)에 레이저칩을 X, Y 방향으로 맞댐으로써 위치 결정을 행하는 것도 가능하다.

또한, DVD-RAM과 같은 레이저칩의 방열을 고려해야만 하는 레이저 모듈의 실시예를 도7에 도시한다. 실리콘 기판(4)과 접촉하는 부분의 패키지 재료로서는 열전도율이 우수하고, 또한 내(耐)환경성이 우수한 AlN을 이용한다. 또한, 레이저칩(13a, 13b)과 싱크 테이블(14)의 접착재(29)는 AuSn 땜납(열전도율 57 W/m℃)이 바람직하고, 혹은 다른 재료를 이용하는 경우에도 레이저칩 자체의 열전도율은 50 W/m℃ 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 하부 전극(25)에 TiPtAu를 이용한다.

하부 전극(25)에 Au를 포함하는 재료로 함으로써, 접착시에 하부 전극(25)의 Au가 AuSn 땜납에 용해되고, AuSn 땜납의 융점을 상승시킨다. 따라서,레이저칩(12a)을 접착한 후, 다른 쪽의 레이저칩(12b)을 동일한 AuSn 땜납으로 행할 때에 레이저칩(12a)의 땜납의 재용융의 염려가 없다. 이와 같이 Au를 포함하는 접착재와 전극 재료로 함으로써, 방열성과 함께 복수의 레이저 칩의 접착을 작업성의 양립을 실현한다. 그리고, 패키지(30)로부터의 방열은 광헤드의 구조체를 알루미늄 다이캐스트로서, 패키지의 바닥부와 알루미늄 다이캐스트 사이를 SUS(304)(스테인레스)의 금속판(혹은 인 청동 혹은 FeNiCo 혹은 Alloy 42)으로 접촉시켜 열의 체류를 방지한다.

또한, 도7에 있어서, 마이크로 미러의 각도 α는 전술한 바와 같이 LSI 프로세스의 미세 가공에 있어서의 오프앵글 θ에 의거하여 (125.3 + θ)°로 되어 있으므로 레이저광을 수직으로 반사하는 135°로부터 (19.4 - 2θ)° 오프셋되어 있다. 이로 인해, 패키지(30)에 있어서의 실리콘 기판(4)으로의 부착면(31)과 패키지(30)의 광헤드 장착면(32) 사이에 각도 β = (19.4 - 2θ)°를 갖게 하여 이 오프셋을 보정한다.

이 때, α = (125.3 + θ)°, β = (19.4 - 2θ)°이므로 α와 β의 관계는 2α + β = 270°가 된다. 또한, 패키지(30)의 광헤드 장착면(32)에 각도를 갖게 하여 패키지(30)와 실리콘 기판(4)의 부착면(31)과 이루는 각도 β를 2α + β = 270°로 하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 싱크부에 2개의 레이저칩을 근접하여 탑재하는 제조 방법을 도8의 (a), (b)에 도시한다. 도8의 (a)는 2개의 레이저칩 중 한 쪽(13a)을 수광 소자 기판에 부착하는 곳을 위에서 내려다 본 평면도이다. 또한, 진공 흡착으로이동 적재를 행하는 에어핏(33a)을 이용하여 레이저칩(13a)을 싱크 테이블(14)로 옮긴다. 다음에, 위치 결정 지그(34)를 이용하여 레이저칩(13a)을 경사면(f)에 내리 누른다. 다음에, 지그(34)를 되돌려 에어핏(33a)으로 레이저칩(13a)을 누른 상태에서 가열하여 접착재를 용해한 후에 칩에 수 ㎛의 범위에서 왕복 진동을 부여하여 탈포(脫泡)를 행한 후, 지그(34)로 다시 위치 결정하여 냉각하고, 레이저칩(13a)을 실리콘 테이블(14)에 고정 부착시킨다.

레이저칩(13b)의 위치 결정도 마찬가지로 행하지만, 2개의 칩 사이의 간격이 50 ㎛밖에 없으므로, 길이가 길고 짧은 2개의 칩을 마련하여 위치 결정 지그의 작업성을 확보한다. 또한, 레이저칩(13b)의 접착시에 레이저칩(13a)이 움직이지 않도록 2개의 레이저칩의 접착재의 융점을 바꾸어 대응한다. AuSn계의 접착재를 이용하는 경우는 하부 전극에 TiPtAu를 사용하여 스크라이브시에 전극재의 Au를 AuSn에 용해하여 원래의 AuSn보다 고융점화시켜 대응하지만, PbSn계의 접착재를 이용하는 경우는 접착 전후로 융점의 급격한 변화는 보이지 않으므로, 2개의 레이저칩의 접착재의 융점을 바꾸어, 처음에 고정 부착하는 접착재를 고융점으로 한다. 또한, 도8의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 예를 들어 레이저 삽입 방향에 대해, 그 측벽부를 부채꼴형으로 확대한 형상으로 함으로써, 레이저 삽입 작업의 효율을 올릴 수 있다.

본 발명에 따르면, 레이저칩을 탑재하는 레이저 모듈의 고정도이며 저렴한 공급을 가능하게 하고, 광헤드의 소형화와 비용 저감에 기여할 수 있다.

Claims (14)

1개 혹은 복수의 반도체 레이저칩을 수광 소자와 반사면을 포함하는 실리콘 기판에 탑재하는 레이저 모듈에 있어서, 상기 반사면은 실리콘 기판의 경사면에 형성되고, 상기 반도체 레이저칩의 레이저광 출사면에 대향시키는 동시에, 상기 경사면은 단차를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.

제1항에 기재된 레이저 모듈과, 대물 렌즈와, 편광 회절 격자를 갖고, 상기 레이저 모듈로부터의 빛을 대물 렌즈에 의해 광디스크 내에 광스폿으로서 집광하여, 광디스크로부터의 반사광을 편광 회절 격자에 의해 레이저 모듈 내의 수광 소자로 안내하는 것을 특징으로 하는 광헤드.

제2항에 기재된 광헤드와, 광디스크 판별 수단과 광원 선택 수단을 갖고, 상기 판별 수단의 판정 결과에 의해 광원 선택 수단에 의해 광원을 선택하여 발광시키는 것을 특징으로 하는 광학적 정보 기록 재생 장치.

1개 혹은 복수의 반도체 레이저칩을 수광 소자와 반사면을 포함하는 실리콘 기판에 탑재하는 레이저 모듈과, 대물 렌즈와, 편광 회절 격자를 갖는 광헤드에 있어서, 상기 반사면은 실리콘 기판의 경사면에 형성되고, 또한 상기 반도체 레이저칩의 레이저 출사면과 대향하는 동시에, 상기 경사면은 단차를 갖고 있으며, 한 쪽의 단의 경사면이 상기 칩의 레이저 출사면 혹은 출사면의 하단부와 접촉하고, 또한 다른 쪽 단의 경사면에서 상기 반도체 레이저칩의 레이저광이 반사되어 상기 반사광이 대물 렌즈를 통해 광디스크 내에 광스폿으로서 집광하고, 광디스크로부터의 반사광을 편광 회절 격자에 의해 레이저 모듈 내의 수광 소자로 안내하는 것을 특징으로 하는 광헤드.

제4항에 기재된 광헤드와, 광디스크 판별 수단과 광원 선택 수단을 갖고, 상기 판별 수단의 판정 결과에 의해 광원 선택 수단에 의해 광원을 선택하여 발광시키는 것을 특징으로 하는 광학적 정보 기록 재생 장치.

1개 혹은 복수의 반도체 레이저칩을 수광 소자를 포함하는 실리콘 기판에 탑재하는 레이저 모듈에 있어서, 상기 실리콘 기판은 상기 반도체 레이저칩의 길이 방향의 측면과 대향하는 경사면을 갖고, 상기 경사면의 한 쪽 또는 양 쪽에 단차를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.

제6항에 있어서, 상기 반도체 레이저칩의 길이 방향의 측면과 대향하는 경사면의 단차 사이의 경사면을 경유하여 상기 반도체 레이저칩의 실리콘 기판 탑재측의 하부 전극을 상기 실리콘 기판의 상부에 배선한 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.

제7항에 기재된 레이저 모듈과, 대물 렌즈와, 편광 회절 격자를 갖고, 상기 레이저 모듈로부터의 빛을 대물 렌즈에 의해 광디스크 내에 광스폿으로서 집광하고, 광디스크로부터의 반사광을 편광 회절 격자에 의해 레이저 모듈 내의 수광 소자로 안내하는 것을 특징으로 하는 광헤드.

실리콘 기판에 오목부를 마련하고, 상기 오목부에 복수의 반도체 레이저칩을 배치한 레이저 모듈에 있어서, 상기 오목부에 배치한 전극 재료에 Au를 포함하는 동시에, 상기 반도체 레이저칩과 상기 오목부 사이의 접착재를 AuSn으로 하고, 상기 실리콘 기판 하부의 패키지 혹은 히트 싱크 재료의 열전도율을 50 W/m℃ 이상으로 한 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.

제9항에 기재된 레이저 모듈과 알루미늄 다이캐스트의 구조체를 갖는 광헤드로서, 상기 레이저 모듈의 패키지 바닥부와 상기 알루미늄 다이캐스트의 구조체 사이를 금속으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 광헤드.

1개 혹은 복수의 반도체 레이저칩과, 마이크로 미러를 갖는 실리콘 기판과, 상기 실리콘 기판을 수납하는 패키지를 부착하여 이루어지는 광헤드에 있어서, 상기 반도체 레이저칩과 상기 실리콘 기판과의 부착면과 마이크로 미러와의 이루는 각도 α와, 상기 부착면과 패키지의 광헤드로의 장착면과의 이루는 각도 β 사이에, 2α + β = 270°의 관계를 갖게 한 것을 특징으로 하는 광헤드.

수광 소자를 포함하는 실리콘 기판과 2개의 반도체 레이저칩으로 구성되는 레이저 모듈에 있어서, 상기 길이가 길고 짧은 2개의 반도체 레이저칩을 마련한 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.

수광 소자를 포함하는 실리콘 기판과 2개의 반도체 레이저칩으로 구성되는 레이저 모듈에 있어서, 상기 길이가 길고 짧은 2개의 반도체 레이저칩을 마련하고, 길이가 짧은 반도체 레이저칩과 실리콘 기판을 고정하는 접착재의 융점을 다른 쪽보다 높게 한 것을 특징으로 하는 2 레이저 모듈.

반도체 레이저칩을 수광 소자와 반사면을 포함하는 실리콘 기판에 탑재하는 레이저 모듈에 있어서, 상기 반사면은 실리콘 기판의 경사면에 형성되고, 상기 경사면은 2단 구성으로서 한 쪽 경사면을 상기 반도체 레이저칩의 레이저광을 반사시키는 반사면으로 하고, 다른 쪽 경사면을 상기 반도체 레이저칩과 접촉시킨 것을 특징으로 하는 레이저 모듈.