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Lasereinheit Sony KSS-710A

 

Lasereinheit Sony KSS-710A

Lasereinheit Sony KSS-710A

Es handelt sich hier um die Lasereinheit KSS-710A von Sony, mit der Daten-CDs ausgelesen werden können. Sie stammt aus einem JVC KD-SH99R Autoradio.

Die Oberseite ist ein Großteil von einem Kunststoffelement abgedeckt. Auf der Unterseite befindet sich eine Schnittstelle für ein Flachbandkabel.

 

Laser ESD-Protection

Neben der Schnittstelle für das Flachbandkabel befindet sich ein Lötjumper, auf dem schon einmal gelötet wurde. Parallel dazu befindet sich ein Kondensator.
Laserdioden reagieren sehr empfindlich auf Überspannungen. Üblicherweise lassen sie sich mittels solcher Lötjumper kurzschließen. Das reduziert während der Fertigung oder im Servicefall die Gefahr von Schäden durch elektrische Entladungen.

 

Laserstromeinstellung

An der Seite ist auf die flexible Leiterplatte ein Potentiometer bestückt, über das sich der Strom und damit die Leistung der Laserdiode einstellen lässt.

Kommt es bei älteren CD-Laufwerken zu Problemen beim Auslesen, so kann das durch eine Degeneration der Laserdiode verursacht sein. Theoretisch lässt sich über diesen Potentiometer die Strahlleistung dann wieder etwas erhöhen. Praktisch ist allerdings zu beachten, dass Laserdioden bei nur etwas zu hohen Strömen schnell zerstört werden.

 

Sony KSS-710A Pickup Linsensystem

Nimmt man die obere Kunststoffabdeckung ab, so wird die Lagerung der Linse sichtbar.
Die Linse und das Spulensystem sind nur über vier Drähte an einem Kunststoffblock befestigt.

Die vier Drähte kontaktieren zwei Spulensysteme. Die horizontale Spule justiert die Höhe der Linse und damit die Fokussierung des optischen Systems.
Das vertikale Spulensystem ermöglicht es den auf der CD abgetasteten Punkt etwas nach innen oder nach außen zu verschieben, um die gewünschte Datenspur möglichst genau zu treffen.

 

Sony KSS-710A Lasereinheit

In dieser Lasereinheit sind die Laserdiode und der Empfänger in ein Gehäuse integriert.
Durch diesen Aufbau benötigt die Lasereinheit weniger Bauhöhe als wenn beide Elemente einzeln angeordnet und optisch verbunden werden müssen.

Auf dem Package der Laser-/Empfängerkombination ist die flexible Leiterplatte aufgelötet. Das Package ist mit zwei Lötpunkten an einem Metallzylinder befestigt, der wiederum an der Ober- und an der Unterseite über Kupferbleche mit dem Rahmen der Lasereinheit verlötet ist.

 

Sony KSS-710A Strahlumlenkung

Direkt vor der Laser-/Empfängerkombination, unterhalb des Linsensystems befindet sich ein Prisma, dass die Laserstrahlen umlenkt.

 

Sony KSS-710A Lasereinheit

Die Laser/Empfänger-Kombination ist auf der Unterseite mit den Zeichen 2CB 0162 beschriftet.

 

Sony KSS-710A Lasereinheit

Entfernt man den Metallzylinder, so kommt darunter ein Kunststoffelement zum Vorschein, das vermutlich eine optische Funktion hat.

Es ist schön zu sehen, dass der keramische Grundkörper aus mehreren flachen Elementen zusammengefügt wurde. Vermutlich handelt es sich hier um Standard-Elemente für den Bau der gängigen QFN-Packages, die für die notwendige Höhe gestapelt wurden.

 

Sony KSS-710A Lasereinheit Die

Das optische Element ist auf dem Package aufgeklebt. Darunter befindet sich ein Glasfenster, das die integrierten Schaltkreise hermetisch abdichtet.

Es sind bereits die einzelnen Elemente des Bauteils zu erkennen. Links befindet sich der Sensor, dazwischen ein optisches Element und rechts ist der Laser platziert.

 

Sony KSS-710A Lasereinheit

Das Glasfenster ist im Package versenkt und verklebt. Es lässt sich entsprechend nicht problemlos öffnen. Letztlich hilft nur das vorsichtige Zerstören des Keramikrahmens und des Glases selbst.

 

Sony KSS-710A Lasereinheit

Sony KSS-710A Lasereinheit

Sony KSS-710A Lasereinheit

Hier nun ein Überblick über die Elemente der Laser/Empfänger-Einheit (um 180° gedreht, mit verschiedenen Belichtungen und aus verschiedenen Blickwinkeln).

Die Grundlage bildet ein länglicher Halbleiter. Darauf ist mittig ein optisches Element mit einer schrägen Fläche aufgesetzt. Auf der linken Hälfte des Halbleiters befindet sich ein weiterer Halbleiter, auf dem noch einmal ein kleinerer Halbleiter befestigt wurde.

Der links platzierte Halbleiter muss, der einfachen Struktur und der Platzierung neben der Optik nach zu urteilen, der Halbleiterlaser sein.
Im Gegensatz zu den Lasermodulen in Computermäusen handelt es sich hier nicht um einen Oberflächenemitter sondern um einen klassischen, seitlich emittierenden Laser. Das erklärt auch die Notwendigkeit der Optik. Darüber wird der Laserstrahl so umgelenkt, dass er das Package nach oben verlassen kann.

 

Sony KSS-710A Laser Die

Ein seitlicher Blick auf die Kanten des linken Halbleiterstapels lässt erkennen, dass der oberste Quader eine sehr viel glattere Seitenfläche aufweist als die anderen Blöcke. Das spricht dafür, dass es sich hier um das eigentliche Lasermodul handelt. Eine glatte Oberfläche ist notwendig, um den Laserstrahl störungsarm auskoppeln zu können.
Man meint eine gewisse Schrägstellung des Quaders gegenüber dem darunter liegenden Halbleiter erkennen zu können. Entweder fand während der Fertigung eine Justage der Abstrahlrichtung statt oder es handelt sich schlicht um unvermeidliche Effekte beim Zusammenfügen der Halbleiter.
Die Oberseite des Quaders zeigt keine interessanten Strukturen, sie ist nur vollflächig von einer Metalllage bedeckt.

In der seitlichen Betrachtung ist außerdem zu erkennen, dass der Halbleiter unter dem Laser auf ein Podest gesetzt wurde, um die erforderliche Höhe zu erreichen. Die Dicke des Halbleiters entsprach wahrscheinlich den Standardmaßen der Fertigungslinie, die nicht ohne erheblichen Aufwand geändert werden können.

 

Sony KSS-710A Laser Die

Das Die unter dem Laserquader ist sehr einfach strukturiert, enthält aber durchaus funktionale Blöcke.
Zwei Pfeile markieren die Stelle, auf die der Laserquader aufgesetzt werden musste.

Der untere Bonddraht ist mit einer Metallfläche verbunden, die anscheinend den Laserquader von unten kontaktiert und so den zweiten Anschluss des Laserelements darstellt. Den Strukturen nach zu schließen befindet sich unter dieser Metallfläche mindestens ein aktives Element. An der oberen Kante sind zwei weitere Bonddrähte angeschlossen. Der linke Bonddraht ist mit einem großen länglichen Kontakt an eine untere Schicht angebunden. Die große graue Fläche dürfte einen Kondensator darstellen. An der rechten Kante befinden sich drei Testpads.
Die Funktionen des Halbleiters lassen sich nicht mit letzter Sicherheit klären. Eine optische Bestimmung der abgegebenen Laserleistung kann man ausschließen. Dazu müsste sich eine Photodiode im rechten Winkel hinter der Laserdiode befinden. Wahrscheinlicher ist, dass sich unterhalb der Laserdiode ein Transistor befindet, der die notwendige Stromregelung realisiert. Da Laserdioden sehr empfindlich auf zu hohe Spannungen und Ströme reagieren, ist es nur sinnvoll das Frontend der Stromregelung direkt bei der Laserdiode zu platzieren. Der Kondensator verhindert vermutlich, dass Stromspitzen an der geringen Kapazität der Laserdiode problematisch hohe Spannungen erzeugen.

Die rechte untere Ecke wurde beim Aufbrechen des Glasdeckels beschädigt. Ebenso wurde der obere linke Bonddraht etwas gequetscht.

 

Sony KSS-710A Lasereinheit Die

Der unterste Halbleiter trägt neben der Markenbezeichnung Sony die Zeichen A2580B und nur schwer zu erkennen die Zahlenreihe 2580.

 

Sony KSS-710A Lasereinheit Die Teststrukturen

In der linken oberen Ecke befindet sich eine Teststruktur, zu der die drei Testpads an der oberen Kante gehören.
Wie sich gleich noch zeigen wird, handelt es sich um einen kleinen Empfänger, über den auf die Eigenschaften des großen Empfängermoduls im rechten Block geschlossen werden kann. Ein minimal hellerer Streifen teilt den Empfänger in zwei senkrechte Blöcke.

 

Sony KSS-710A Lasereinheit Die

Es ist möglich durch das optische Element in der Mitte des Bausteins hindurch zu sehen. Dabei zeigt sich, dass sich darunter nur einfache Schaltungsteile und kein Empfänger oder etwas ähnliches befindet.

 

Sony KSS-710A Lasereinheit Sensor Die

Sony KSS-710A Lasereinheit Sensor Die

Im rechten Bereich des unteren Halbleiters sind drei streifenförmige Empfänger integriert.
Im mittleren Empfänger ist gerade so eine etwas hellere, kreuzförmige Struktur zu erkennen. Es ist davon auszugehen, dass es sich um eine Vierteilung des Empfängers handelt. Über vier Segmente und die zwei umgebenden Empfänger lässt sich üblicherweise sowohl die Fokussierung, als auch die Feinjustierung des Abtaststrahls, als auch die Erkennung der digitalen Werte realisieren.

Die Schaltungsteile erscheinen nicht allzu komplex. Wahrscheinlich handelt es sich lediglich um Vorverstärker für die Empfänger.

Die integrierte Schaltung ist fast vollständig von einer Metallschicht bedeckt. Das verhindert, dass Lichteinfall zur Erzeugung von freien Ladungsträgern und darüber zu unerwünschten Verhalten der Schaltungsteile führt. Außerdem kann vermutlich nur auf einer solchen Metallschicht etwas aufgelötet werden.

 

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