(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024048562
(43)【公開日】2024-04-09
(54)【発明の名称】キャップおよび光源装置の製造方法、キャップ、および光源装置
(51)【国際特許分類】
H01L 23/02 20060101AFI20240402BHJP
H01S 5/022 20210101ALI20240402BHJP
【FI】
H01L23/02 F
H01S5/022
H01L23/02 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022154536
(22)【出願日】2022-09-28
(71)【出願人】
【識別番号】000226057
【氏名又は名称】日亜化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101683
【弁理士】
【氏名又は名称】奥田 誠司
(74)【代理人】
【識別番号】100155000
【弁理士】
【氏名又は名称】喜多 修市
(74)【代理人】
【識別番号】100184985
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 悠
(74)【代理人】
【識別番号】100202197
【弁理士】
【氏名又は名称】村瀬 成康
(74)【代理人】
【識別番号】100218981
【弁理士】
【氏名又は名称】武田 寛之
(72)【発明者】
【氏名】宮田 忠明
【テーマコード(参考)】
5F173
【Fターム(参考)】
5F173MA10
5F173MC01
5F173MC30
5F173MD64
5F173ME22
5F173ME33
(57)【要約】
【課題】有用なキャップおよびその製造方法、ならびに光源装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】キャップは、発光素子を収容する空洞を有するキャップであって、前記空洞の正面を規定し、前記発光素子から出射される出を透過する材料から形成される、正面壁と、前記空洞の裏面を規定し、前記正面壁に対向する、裏面壁と、前記空洞の上面および側面を規定し、前記正面壁と前記裏面壁とに接続される、本体と、を備える。前記正面壁、前記裏面壁、および前記本体のそれぞれの下端面は、前記キャップの接合面を規定し、前記本体は、前記裏面壁と前記正面壁との間において積層された複数の部分を有している。
【選択図】
図1A
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光素子を収容する空洞を有するキャップの製造方法であって、
前記空洞の正面を規定し、前記発光素子から出射される光を透過する材料から形成される正面壁のための第1プレートを用意する工程と、
前記空洞の裏面を規定し、前記正面壁に対向する裏面壁のための第2プレートを用意する工程と、
前記空洞の上面および側面を規定し、前記正面壁と前記裏面壁とに接続される本体のための第3プレートであって、厚さ方向に直交する平面に含まれる第1方向および前記平面に含まれて前記第1方向に直交する第2方向に沿って二次元的に配列された複数の貫通孔を有する第3プレートを用意する工程と、
前記第1プレートと前記第3プレートとを接合し、かつ、前記第2プレートと前記第3プレートとを接合することにより、前記第1プレートおよび前記第2プレートで前記第3プレートを挟んだ積層体を作製する工程と、
前記積層体を前記第1方向および前記第2方向に沿って切断して、前記積層体から複数のキャップを得る個片化工程と、
を含み、
前記第3プレートは、前記厚さ方向に積層された複数のシートを有し、
前記複数のシートのそれぞれは、複数の開口部を有しており、前記複数のシートが積層されることで前記複数の開口部によって前記第3プレートの前記複数の貫通孔が規定される、キャップの製造方法。
【請求項2】
前記第3プレートを用意する工程は、
それぞれが前記複数の開口部を有する前記複数のシートを用意する工程と、
前記複数のシートのそれぞれの上面および前記複数の開口部の内壁に金属層を形成する工程と、
前記金属層を介して前記複数のシートを相互に接合して前記第3プレートを作製する工程と、
を含む、請求項1に記載のキャップの製造方法。
【請求項3】
前記複数のシートのそれぞれにおける前記複数の開口部の前記内壁は、テーパを有している、請求項2に記載のキャップの製造方法。
【請求項4】
前記複数のシートのそれぞれにおける前記複数の開口部の前記内壁に形成された金属層は、他のシートにおける前記金属層から離れている、請求項3に記載のキャップの製造方法。
【請求項5】
前記個片化工程において、前記第1方向に沿って前記積層体を切断するときは、前記第1方向に沿って並ぶ前記貫通孔を横切るように第1切断溝を形成し、前記第2方向に沿って前記積層体を切断するときは、前記第2方向に沿って並ぶ前記貫通孔から離れた位置に第2切断溝を形成する、請求項1に記載のキャップの製造方法。
【請求項6】
前記個片化工程において、前記第1切断溝の位置は、前記貫通孔の中央よりも、前記第1方向に沿って並ぶ前記貫通孔の前記第1方向および前記厚さ方向に拡がる内壁に近い、請求項5に記載のキャップの製造方法。
【請求項7】
前記第1プレートおよび前記第2プレートは、それぞれ、ガラスから形成されており、
前記積層体を作製する工程において、陽極接合により、前記第1プレートと前記第3プレートとを接合し、かつ、陽極接合により、前記第2プレートと前記第3プレートとを接合する、請求項1に記載のキャップの製造方法。
【請求項8】
前記積層体を作製する工程において、陽極接合により、前記第3プレートの前記複数のシートのそれぞれを接合する、請求項7に記載のキャップの製造方法。
【請求項9】
前記積層体を作製する工程において、前記第1プレートと前記第2プレートと前記第3プレートを、陽極接合によって一括で接合する、請求項8に記載のキャップの製造方法。
【請求項10】
前記第1プレートを用意する工程は、
前記第1プレートの表面において、前記第3プレートの前記複数の貫通孔のそれぞれに対向する位置に複数の反射防止膜を形成する工程を含む、請求項1に記載のキャップの製造方法。
【請求項11】
前記個片化工程において、前記第1方向に沿って前記積層体を切断するとき、および、前記第2方向に沿って前記積層体を切断するとき、前記複数の反射防止膜を切断しないようにする、請求項10に記載のキャップの製造方法。
【請求項12】
前記発光素子と、前記発光素子を直接または間接的に支持する基板と、を準備する工程と、
請求項1乃至11のいずれか1項に記載の製造方法で製造されたキャップを、前記発光素子を覆うように前記基板と接合する工程と、
を含む、光源装置の製造方法。
【請求項13】
発光素子を収容する空洞を有するキャップであって、
前記空洞の正面を規定し、前記発光素子から出射される光を透過する材料から形成される、正面壁と、
前記空洞の裏面を規定し、前記正面壁に対向する、裏面壁と、
前記空洞の上面および側面を規定し、前記正面壁と前記裏面壁とに接続される、本体と、
を備え、
前記正面壁、前記裏面壁、および前記本体のそれぞれの下端面は、前記キャップの接合面を規定し、
前記本体は、前記裏面壁と前記正面壁との間において積層された複数の部分を有している、キャップ。
【請求項14】
前記複数の部分のそれぞれは、前記空洞の前記上面および前記側面を規定する内壁を有しており、前記内壁はテーパ形状である、請求項13に記載のキャップ。
【請求項15】
前記複数の部分のそれぞれの前記内壁には導電層が形成されており、
前記複数の部分のそれぞれの前記内壁に形成された導電層は、他の部分の内壁に形成された前記導電層から離れている、請求項14に記載のキャップ。
【請求項16】
発光素子と、
前記発光素子を直接または間接的に支持する基板と、
請求項13から15のいずれか1項に記載のキャップと、
を備え、
前記キャップの接合面は、前記基板に接合され、前記キャップは前記発光素子を覆っている、光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、キャップおよび光源装置の製造方法、キャップ、および光源装置に関する。
【背景技術】
【0002】
発光素子としてレーザダイオードを備える光源装置の用途は、様々な分野に拡大しつつある。例えば、ヘッドマウントディスプレイ(Head-Mounted Display:HMD)のように使用者の目に近い位置に表示部を備える表示デバイス(Near-Eye Display)が開発されつつある。
【0003】
特許文献1は、レーザダイオードなどのオプトエレクトロニクス部品を囲むガラスのカバーとその製造方法を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示は、新規かつ有用なキャップおよびその製造方法、ならびに光源装置およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示のキャップの製造方法は、例示的な実施形態において、発光素子を収容する空洞を有するキャップの製造方法であって、前記空洞の正面を規定し、前記発光素子から出射される光を透過する材料から形成される正面壁のための第1プレートを用意する工程と、前記空洞の裏面を規定し、前記正面壁に対向する裏面壁のための第2プレートを用意する工程と、前記空洞の上面および側面を規定し、前記正面壁と前記裏面壁とに接続される本体のための第3プレートであって、厚さ方向に直交する平面に含まれる第1方向および前記平面に含まれて前記第1方向に直交する第2方向に沿って二次元的に配列された複数の貫通孔を有する第3プレートを用意する工程と、前記第1プレートと前記第3プレートとを接合し、かつ、前記第2プレートと前記第3プレートとを接合することにより、前記第1プレートおよび前記第2プレートで前記第3プレートを挟んだ積層体を作製する工程と、前記積層体を前記第1方向および前記第2方向に沿って切断して、前記積層体から複数のキャップを得る個片化工程と、を含む。前記第3プレートは、前記厚さ方向に積層された複数のシートを有し、前記複数のシートのそれぞれは、前記複数の貫通孔の位置に、各貫通孔を規定する複数の開口部を有しており、前記複数のシートが積層されることで前記複数の開口部によって前記第3プレートの前記複数の貫通孔が規定される。
【0007】
本開示の光源装置の製造方法は、例示的な実施形態において、発光素子と、前記発光素子を直接または間接的に支持する基板と、を準備する工程と、前記キャップの製造方法で製造されたキャップを、前記発光素子を覆うように前記基板と接合する工程と、を含む。
【0008】
本開示のキャップは、例示的な実施形態において、発光素子を収容する空洞を有するキャップであって、前記空洞の正面を規定し、前記発光素子から出射される光を透過する材料から形成される、正面壁と、前記空洞の裏面を規定し、前記正面壁に対向する、裏面壁と、前記空洞の上面および側面を規定し、前記正面壁と前記裏面壁とに接続される、本体と、を備える。前記正面壁、前記裏面壁、および前記本体のそれぞれの下端面は、前記キャップの接合面を規定し、前記本体は、前記裏面壁と前記正面壁との間において積層された複数の部分を有している。
【0009】
本開示の光源装置は、例示的な実施形態において、発光素子と、前記発光素子を直接または間接的に支持する基板と、前記キャップとを備え、前記キャップの接合面は、前記基板に接合され、前記キャップは前記発光素子を覆っている。
【発明の効果】
【0010】
本開示の実施形態によれば、新規かつ有用なキャップおよびその製造方法、ならびに光源装置およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1A】
図1Aは、本開示の第1実施形態における光源装置の構成例を模式的に示す斜視図である。
【
図1B】
図1Bは、第1実施形態における製造工程途中の光源装置の構成例を模式的に示す斜視図である。
【
図2】
図2は、第1実施形態におけるキャップの分解斜視図である。
【
図3】
図3は、第1実施形態における光源装置の他の例を模式的に示す斜視図である。
【
図4A】
図4Aは、第1実施形態における光源装置のYZ平面に平行な断面図である。
【
図4B】
図4Bは、第1実施形態における光源装置のXY平面に平行な断面図である。
【
図5】
図5は、個片化される前の6個のキャップの本体を含むパネルの例を示す分解斜視図である。
【
図6】
図6は、
図5のパネルを切断して得られる、3個のキャップの本体を含む構造体の斜視図である。
【
図7】
図7は、第1実施形態の改変例におけるキャップの分解斜視図である。
【
図8A】
図8Aは、第1実施形態の他の改変例における光源装置のYZ平面に平行な断面図である。
【
図8B】
図8Bは、第1実施形態の他の改変例における光源装置のXY平面に平行な断面図である。
【
図9A】
図9Aは、本開示の第2実施形態における光源装置のYZ平面に平行な断面図である。
【
図9B】
図9Bは、第2実施形態における光源装置のXY平面に平行な断面図である。
【
図9C】
図9Cは、第2実施形態におけるキャップの本体に含まれる第1部分および第2部分の断面を拡大して模式的に示す図である。
【
図9D】
図9Dは、第2実施形態におけるキャップの本体の内壁の形状を模式的に示す斜視図である。
【
図10A】
図10Aは、第2実施形態の改変例における光源装置のYZ平面に平行な断面図である。
【
図10B】
図10Bは、第2実施形態の改変例における光源装置のXY平面に平行な断面図である。
【
図11】
図11は、第3プレートの上面(左側)およびA-A線断面(右側)を模式的に示す図である。
【
図12】
図12は、第3プレートに含まれる第1のシートの上面(左側)およびA-A線断面(右側)を模式的に示す図である。
【
図13】
図13は、第1のシートの一部を模式的に拡大して示す斜視図である。
【
図14】
図14は、テーパ状の開口部が形成された複数のシートを積層した状態の一部を模式的に示す斜視図である。
【
図15】
図15は、第1プレートおよび第2プレートが第3プレートに接合されて形成されるパネルの上面(左側)およびA-A線断面(右側)を模式的に示す図である。
【
図16A】
図16Aは、反射防止膜が形成された第1プレートを第3プレートに接合する様子を模式的に示す断面図である。
【
図17】
図17は、パネルの切断の仕方の例を説明するためのパネルの上面(左側)およびA-A線断面(右側)を模式的に示す図である。
【
図18】
図18は、パネルの全体に対して個片化に必要な切断溝の位置の例を模式的に表す平面図である。
【
図19】
図19は、パネルの切断の仕方の他の例を説明するためのパネルの上面(左側)およびA-A線断面(右側)を模式的に示す図である。
【
図20】
図20は、パネルの全体に対して個片化に必要な切断溝の位置の他の例を模式的に表す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
[実施形態1]
<光源装置の構成>
まず、
図1A、
図1B、および
図2を参照して、本開示の第1実施形態における光源装置の概略構成を説明する。
図1Aは、本実施形態における光源装置100の構成例を模式的に示す斜視図である。
図1Bは、製造工程の途中における光源装置100の構成例を模式的に示す斜視図である。
図2は、光源装置100が備えるキャップ40の分解斜視図である。添付図面には、参考のため、互いに直交するX軸、Y軸、およびZ軸が示されている。
【0013】
図示されている光源装置100は、発光素子10と、発光素子10を直接または間接的に支持する基板30と、基板30に固定され、発光素子10を覆うキャップ40とを備えている。以下、発光素子10としてレーザダイオードを用いた場合について説明する。ただし、発光素子として発光ダイオード(LED)などを用いてもよい。
【0014】
キャップ40は、レーザダイオード10を収容する空洞(キャビティ)40Vを有している。空洞40Vは、
図1Bに示されるように、基板30に固定される前の状態において下方に開放されており、正面40Vf、裏面40Vr、上面40Vt、および側面40Vsを有している。キャップは「蓋(リッド)」と呼ばれることがある。本実施形態におけるキャップ40は、
図2に示されるように、空洞40Vの正面40Vfを規定する正面壁40Fと、空洞40Vの裏面40Vrを規定する裏面壁40Rと、空洞40Vの上面40Vtおよび側面40Vsを規定する本体40Bとを備える。正面壁40Fは、レーザダイオード10から出射される光(レーザ光)を透過する材料から形成される。裏面壁40Rは、空洞40Vを挟んで、正面壁40Fに対向する。本体40Bは、正面壁40Fと裏面壁40Rとに接続されている。
図2に示されるように、本体40Bは、Z軸方向に並んだ第1部分40B1と第2部分40B2とを含む複数の部分を有している。この例における第1部分40B1および第2部分40B2は、同一の形状およびサイズを有している。言い換えると、第1部分40B1および第2部分40B2のそれぞれは、概略的には、本体40Bの中央をXY面に平行な面で切断することによって得られる形状およびサイズを有している。
図2の例において、本体40Bの第1部分40B1と第2部分40B2とはZ軸方向に積層されているが、本体40Bの積層される部分の数は2個に限定されない。後述するように、積層される部分の数(レイヤ数または段数)を増やすことにより、本体40BのZ軸方向におけるサイズを大きくすることができる。このことは、空洞40VのZ軸方向におけるサイズを拡大することを可能にする。空洞40VのZ軸方向におけるサイズを拡大すると、Z軸方向におけるサイズが大きな、共振器長が長いレーザダイオード10を空洞40Vの内部に収容することが可能になる。
【0015】
正面壁40F、裏面壁40R、および本体40Bのそれぞれの下端面40Eは、全体として、キャップ40の下端面40Eを形成し、基板30に対する接合面を規定する。キャップ40の下端面40Eは、空洞40Vの開放面の周囲に位置している。キャップ40の下端面40Eは、接合材を介して基板30の主面32に接合され、空洞40Vをキャップ40の外部から気密に封止することを可能にする。正面壁40F、裏面壁40R、および本体40Bのそれぞれの下端面40Eは、ほぼ同一の平面上にあることが好ましい。後述するように、正面壁40F、裏面壁40R、および本体40Bのそれぞれの下端面40Eは、ダイシングブレードなどによる切断工程によって形成されるため、微細な(例えば50μm以下の)凹凸や段差を有し得る。そのような凹凸または段差は、下端面40Eと基板30の主面32との間に設けられる接合材の厚さよりも小さければ、接合に支障はない。
【0016】
キャップ40は、正面壁40Fのレーザダイオード10に対向する側(内側、言い換えると、裏面側)の表面に設けられた反射防止膜を備える。なお、正面壁40Fの外側(正面側)の表面にも、反射防止膜が形成され得る。本実施形態において、正面壁40Fの内側および外側の表面は、平滑である。
【0017】
図示される例において、空洞40Vの形状は、概略的に直方体である。空洞40Vの形状は、直方体に限定されない。キャップ40の構成および作製方法の詳細は、後述する。
【0018】
レーザダイオード10には、例えば、青色の光を放射するレーザダイオード、緑色の光を放射するレーザダイオード、または、赤色の光を放射するレーザダイオードなどを採用することができる。また、これら以外の光を放射するレーザダイオードを採用してもよい。
【0019】
本明細書において、青色の光は、発光ピーク波長が420nm~494nmの範囲内にある光である。緑色の光は、発光ピーク波長が495nm~570nmの範囲内にある光である。赤色の光は、発光ピーク波長が605nm~750nmの範囲内にある光である。
【0020】
青色の光を発するレーザダイオード、または、緑色の光を発するレーザダイオードとして、窒化物半導体を含むレーザダイオードが挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、GaN、InGaN、およびAlGaNを用いることができる。赤色の光を発するレーザダイオードとして、InAlGaP系やGaInP系、GaAs系やAlGaAs系の半導体を含むものが挙げられる。
【0021】
レーザダイオード10から放射されるレーザ光14は、拡がりを有し、レーザ光14の出射端面に平行な面において楕円形状のファーフィールドパターン(以下「FFP」という。)を形成する。FFPは、出射端面から離れた位置におけるレーザ光14の光強度分布によって規定される。この光強度分布において、ピーク強度値に対して1/e2以上の強度を有する部分をビーム断面と呼んでもよい。
【0022】
本実施形態において、レーザダイオード10は、レーザ光14を出射する端面を有する端面出射型であるが、面発光型(VCSEL)であってもよい。簡単のため、図では、レーザ光14の中心軸が破線で示されている。実際のレーザ光14は、上述したように、レーザダイオード10の端面から出射された後、発散して拡がる。このため、レーザ光14は、レンズを含む光学系によって、コリメートまたは収束され得る。そのような光学系は、典型的には、光源装置100の外部に設けられる。コリメートまたは収束のためのレンズを含む光学系の少なくとも一部は、キャップ40そのものに設けられたり、キャップ40の空洞40V内に配置されたりしていてもよい。
【0023】
レーザ光14の中心軸は、基板30の主面32に沿う方向(Z軸方向)に延びている。光源装置100から外部に出たレーザ光14は、光源装置100の外部に配置されたミラーによって、例えば基板30の主面32に垂直な方向に反射されてもよい。
【0024】
図の例において、レーザダイオード10は、サブマウント20に固定された状態で基板30の主面32上に実装されている。レーザダイオード10は、サブマウント20を介することなく、直接に、基板30の主面32に接合されていてもよい。これらの図において、レーザダイオード10を外部回路に接続する配線の記載は省略されている。
【0025】
基板30は、セラミックを主材料として形成することができる。なお、セラミックに限らず金属、あるいは、セラミックと金属のコンポジット材料から形成されていてもよい。例えば、セラミックでは窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素を、金属では銅、アルミニウム、鉄、複合物として銅モリブデン、銅-ダイヤモンド複合材料、銅タングステンを基板30の主材料に用いることができる。
【0026】
基板30の上面(主面32)および下面には、それぞれ複数の金属層が設けられ得る。複数の金属層は、配線用金属層、および気密封止用金属層を含み得る。基板30の内部を通る金属により、上面における配線用金属層と下面における配線用金属層とを電気的に接続することができる。基板30の下面には、上面における上記配線用金属層とは電気的に接続しない他の配線用金属層が形成され得る。基板30の一例は、配線を内部および/または外側に備える多層セラミック基板であり得る。
【0027】
サブマウント20は下面と、上面と、側面とを有し、典型的には、直方体の形状を有している。サブマウント20は、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、または炭化ケイ素から形成され得る。サブマウント20の上面には、レーザダイオード10を基板30上の配線に接続するための金属層が設けられ得る。
【0028】
キャップ40は、基板30に支持されたレーザダイオード10を覆った状態で基板30に固定される。図示される例では、キャップ40の下端面40Eが基板30の主面32に接合される。このような接合は、金属材料、無機材料、または有機材料の層を介して実現され得る。こうして、レーザダイオード10は気密に封止され得る。
図1Aの光源装置100を「半導体レーザパッケージ」と呼んでもよい。図の例において、光源装置100は1個のレーザダイオード10を備えているが、本実施形態は、そのような例に限定されない。キャップ40が有する1個の空洞40Vの内部に複数のレーザダイオード10を配列してもよい。複数のレーザダイオード10は、典型的には、それぞれ、レーザ光14を同一の方向に出射するように、平行に配置され得る。
【0029】
図3は、本実施形態における光源装置の他の例を模式的に示す斜視図である。この例において、基板30は、1個のサブマウント20上に配列された3個のレーザダイオード10R、10G、10Bを備えている。レーザダイオード10R、10G、10Bは、それぞれ、赤色、緑色、青色のレーザ光14を放射する。これらのレーザダイオード10R、10G、10Bが1個のキャップ40の内部に収容されて気密に封止され得る。サブマウント20の個数は、1個に限定されず、レーザダイオード10R、10G、10Bごとに分離されていてもよい。
【0030】
レーザダイオード10R、10G、10Bのそれぞれから放射されたレーザ光14は、ビームコンバイナによって同軸のビームに結合されてもよいし、異なるマイクロミラーによって互いに異なる方向に反射してもよい。レーザダイオード10R、10G、10Bは、それぞれ、異なるタイミングまたは同時にレーザ光14を放射し得る。レーザ光14の放射は、駆動回路によって制御される。
【0031】
光源装置100の動作時において、レーザダイオード10から出射されたレーザ光14は、キャップ40の正面壁40Fを透過する。このとき、レーザ光14は、正面壁40Fの内側および/または外側に設けられた反射防止膜を透過する。キャップ40の正面壁40F以外の部分は、透光性を有している必要はない。また、正面壁40Fであっても、レーザ光14を透過する部分以外は透光性を有している必要はない。キャップ40の透光性を有している必要がない部分の表面には、迷光を発生させないように光吸収膜または光反射膜が形成されていてもよい。
【0032】
<キャップの構成>
以下、
図4Aおよび
図4Bを参照しながら、本実施形態におけるキャップ40の構成例を詳細に説明する。
図4Aは、YZ平面に平行な断面図であって、レーザ光14の中心軸を含む断面を模式的に示す図である。
図4Bは、
図4Aの4B-4B線の断面図であり、XY平面に平行な断面を示す図である。
図4Aは、
図4Bの4A-4A線の断面図に相当する。
【0033】
図4Aおよび
図4Bに示されるキャップ40は、
図2に示されるように、正面壁40Fおよび裏面壁40Rが、中央に位置する本体40Bに両側から接合された構造を有している。本体40Bは、Z軸方向に積層された第1部分40B1および第2部分40B2を含む。後述するように、正面壁40Fはガラス、シリコン、サファイアなどの第1プレートから形成され、裏面壁40Rはガラス、シリコン、サファイアなどの第2プレートから形成され得る。本体40Bは、ガラス、シリコン、サファイアなどの第3プレートから形成され得る。第3プレートは、厚さ方向に積層された複数のシートを有する。そして、第3プレートを構成する複数のシートから、本体40Bに含まれる複数の部分(第1部分40B1、第2部分40B2)が形成され得る。裏面壁40Rおよび本体40Bは、透光性を有する材料から形成される必要はない。
【0034】
キャップ40の正面壁40Fは、基板30上においてレーザ光14を横切る位置に配置される。裏面壁40Rは、正面壁40Fに対して平行に配置される。本体40Bは、
図4Bに示されるように、「コの字型(アルファベットのCの字型)」の断面を有しており、正面壁40Fと裏面壁40Rとを連結する。本体40Bは、
図4Bに示されるように、レーザダイオード10の側方に位置する一対の側壁部40Sと、レーザダイオード10の上方に位置して一対の側壁部40Sを連結するカバー部40Tを有している。このように、本体40Bは、空洞40Vの上面40Vtおよび側面40Vsを規定する形状を有している。なお、キャップ40の構成は、
図4Aおよび
図4Bに示す例に限定されない。キャップ40の本体40Bが、内壁に曲面を含む形状を有していてもよい。このように、キャップ40の空洞40Vは、直方体以外の形状を有していてもよい。キャップ40の形状の他の例については後述する。
【0035】
本実施形態において、正面壁40F、裏面壁40Rおよび本体40Bは、アルカリガラスから形成されている。本体40Bがアルカリガラスから形成され、正面壁40Fおよび/または裏面壁40Rが無アルカリガラスから形成されていてもよい。正面壁40Fおよび/または裏面壁40Rは、シリコンやサファイアなどから形成されていてもよい。
【0036】
「アルカリガラス」とは、Na+、Ka+、Li+などのアルカリ金属元素のイオンを含有するケイ酸化合物ガラスである。アルカリ酸化物の濃度が0.1質量%以下であるケイ酸化合物ガラスを「無アルカリガラス」と称する。なお、ケイ酸化合物ガラスの例は、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、および石英ガラスを含む。
【0037】
図4Aに示されるように、本実施形態において、本体40Bを構成する第1部分40B1と第2部分40B2とは、導電層40Mを介して陽極接合されている。正面壁40Fは、本体40Bの表面に形成された導電層40Mを介して陽極接合されている。同様に、裏面壁40Rは、本体40Bの表面に形成された他の導電層40Mを介して陽極接合されている。導電層40Mは、異なる種類の金属が積層された構成を有していてもよい。例えば、表面に下地層としてチタン層を堆積した後、その上にアルミニウム層を堆積し、それらの積層体から導電層40Mを形成してもよい。導電層40Mの材料は、このような例に限定されない。下地層の材料として、Ni、Crなどを使用してもよい。
【0038】
本実施形態において、陽極接合は、公知の種々の方法を採用して実行され得る。陽極接合の結果として、正面壁40Fにおけるアルカリ金属元素の濃度は、導電層40Mに接する領域で局所的に低下している。同様に、裏面壁40Rにおけるアルカリ金属元素の濃度も、導電層40Mに接する領域で局所的に低下している。なお、導電層40Mは、正面壁40F、第1部分40B1、第2部分40B2、および裏面壁40Rの接触する面の少なくとも一方に設けられてもよい。本体40Bに正面壁40Fおよび裏面壁40Rを接合する順序も任意である。正面壁40Fと本体40Bとを接合した後、裏面壁40Rを本体40Bに接合してもよい。これとは反対に、裏面壁40Rと本体40Bとを接合した後、正面壁40Fを本体40Bに接合してもよい。また、正面壁40F、第1部分40B1、第2部分40B2、および裏面壁40Rを同時に接合してもよい。
【0039】
本体40Bの第1部分40B1および第2部分40B2は、ガラス以外の材料、例えば半導体(単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素など)から形成されていてもよい。本体40Bは透光性を有する必要はない。本体40Bを含めてキャップ40の略全体がガラスから形成されている場合、キャップ40を「ガラスキャップ」または「ガラスリッド」と呼んでもよい。なお、
図4Aの例では、導電層40Mが接合面のみに存在しているが、導電層40Mは、本体40Bの空洞40Vの側における表面(内側表面)に形成されていてもよい。キャップ40を製造する方法の詳細な例については、後述する。
【0040】
本実施形態によれば、キャップ40における正面壁40Fが板状のガラスプレートまたはガラスシートから構成されているため、その表面を平滑にすることが容易である。また、陽極接合の前に正面壁40Fに反射防止膜を形成しておくことが可能であるため、キャップ40が小型化されても、キャップ40の内側表面に歩留り良く反射防止膜を形成することが可能になる。正面壁40Fと同様にして、裏面壁40Rに反射防止膜を形成することもできる。
【0041】
図5は、個片化によって複数のキャップ40(
図2参照)を形成するためのパネル50の例を示す分解斜視図である。第3プレート42は、積層される第1のシート42-1および第2のシート42-2を含む。第1のシート42-1および第2のシート42-2は、それぞれ、2行3列に配列された6個の貫通孔42Hを有している。第1のシート42-1と第2のシート42-2とが積層した状態では、第1のシート42-1の各貫通孔42Hと、それに対応する第2のシート42-2の貫通孔42Hとが連続して1個の貫通孔42Hを形成する。このようにして形成される第3プレート42の貫通孔42Hを第1プレート47および第2プレート48で第3プレート42の両側から塞ぐことにより、1枚のパネル(積層体)50を作製することができる。第1プレート47および第2プレート48は、それぞれ、例えば、厚さ0.2~1.0mm程度の薄いガラスシートであり得る。パネル50を
図5の水平方向に沿って分割することにより、
図6に示される構造体60を得ることができる。この構造体60には、最終的に3個のキャップを構成する3個の本体部分が含まれている。構造体60に含まれる3個の空洞40Vは、それぞれ、下方に開放されている。この構造体60を
図6の垂直方向に分割することにより、3個のキャップを個片化することができる。なお、パネル50からキャップを個片化するとき、図の水平方向の切断と図の垂直方向の切断の順序は任意である。水平方向の切断よりも先に垂直方向の切断を実行してもよい。
【0042】
上記の説明から明らかなように、第3プレート42を構成するシートの積層数を増加させることにより、空洞40VのZ軸方向におけるサイズを拡大することが可能になる。第3プレート42を構成するシートは、例えば、厚さ0.2~4.0mm程度であり得る。
【0043】
図5および
図6に示される構成とは異なり、第3プレート42を一枚のガラスから形成する場合、共振器長の長いレーザダイオード10を収容するための空洞40Vを形成することは難しい。この場合、第3プレート42の厚さをレーザダイオード10の共振器長よりも大きくする必要がある。そして、そのように厚い第3プレート42に深い貫通孔42Hを形成する必要がある。穴あけ加工により、厚いガラスに深い貫通孔を形成することは難しい。しかし、本開示の実施形態によれば、レーザダイオードの共振器長よりも厚さが小さな複数のガラスシートに貫通孔42Hを形成し、各貫通孔42Hが整合するように複数のガラスシートを積層して第3プレート42を形成するため、各貫通孔42の形成が容易になる。
【0044】
図7は、第1実施形態におけるキャップ40の改変例の分解斜視図である。この改変例において、本体40Bは、Z軸方向に積層された第1部分40B1、第2部分40B2、および第3部分40B3を含む。本体40Bにおいて積層される部分の個数を増加させることにより、空洞40VのZ軸方向におけるサイズが拡大している。
【0045】
図8Aは、本実施形態の他の改変例における光源装置100のYZ平面に平行な断面図である。
図8Bは、この改変例における光源装置100のXY平面に平行な断面図である。
図8Aに示されるキャップ40の本体40Bは、Z軸方向に積層された第1部分40B1、第2部分40B2、第3部分40B3、第4部分40B4、および第5部分40B5を含む。第1部分40B1と第2部分40B2との間、第2部分40B2と第3部分40B3との間、第3部分40B3と第4部分40B4との間、および第4部分40B4と第5部分40B5との間には、それぞれ、導電層40Mが存在しており、5個の部分40B1~40B5は陽極接合によって互いに接合されて1個の本体40Bを構成している。
【0046】
[実施形態2]
次に、本開示の第2実施形態における光源装置200を説明する。
図9Aは、本実施形態における光源装置200のYZ平面に平行な断面図である。
図9Bは、光源装置200のXY平面に平行な断面図である。
【0047】
本実施形態においても、キャップ40の本体40Bは、Z軸方向に積層された第1部分40B1、第2部分40B2、第3部分40B3、第4部分40B4、および第5部分40B5を含む。これらの複数の部分40B1~40B5のそれぞれは、空洞40Vの上面40Vtおよび側面40Vsを規定する内壁40Wを有している。そして、内壁40Wはテーパ形状を有している。
【0048】
図8Aを参照しながら説明したように、本実施形態におけるキャップ40でも、第1部分40B1と第2部分40B2との間、第2部分40B2と第3部分40B3との間、第3部分40B3と第4部分40B4との間、および第4部分40B4と第5部分40B5との間には、それぞれ、導電層40Mが存在しており、5個の部分40B1~40B5は陽極接合によって互いに接合されて1個の本体40Bを構成している。
【0049】
本実施形態では、導電層40Mがテーパ形状を有する内壁40Wにも形成されている。言い換えると、本体40Bにおける複数の部分40B1~40B5のそれぞれの内壁40Wにも導電層40Mが形成されている。個々の導電層40Mは、他の導電層40Mから離れている。jを1以上の整数、kを2以上の整数(j<k)とするとき、第j部分40Bjの導電層40Mは、第k部分40Bkの導電層40Mから離れており、かつ電気的に分離されている。
【0050】
図9Cは、本体40Bにおける第1部分40B1および第2部分40B2の断面を拡大して模式的に示す図である。第1部分40B1の内壁40Wおよび第2部分40B2の内壁40Wは、いずれも、Z軸方向に対して角度θで傾斜している。この角度θを「テーパ角」と称することにする。テーパ角θは、例えば5度以上50度以下の範囲にあり得る。第1部分40B1と第2部分40B2との間には段差が存在し、導電層40Mの間にギャップ領域40Gが設けられている。ギャップ領域40Gには、導電層40Mが存在していない。このため、本体40Bに含まれる各部分40B1~40B5が透光性を有するガラスなどから形成されている場合、ギャップ領域40Gは電気絶縁領域として機能する。また、ギャップ領域40Gは、導電層40Mに遮光されずに光を透過させることができる。ギャップ領域40Gのサイズ(隣り合う導電層40Mの間隔)は、電気絶縁性を高める観点から、10μm以上であることが好ましい。
【0051】
図9Dは、本体40Bの内壁40Wの形状を模式的に示す斜視図である。内壁40Wは、空洞40Vの上面40Vtおよび側面40Vsを規定する。
図9Dでは、簡単のため、導電層40Mは記載されていない。
図9Dにおいて、ハッチングが付された領域が本体40Bの下端面40Eである。このようなテーパ形状を形成する方法については後述する。
【0052】
本実施形態によれば、キャップ40の本体40Bの内壁40Wがテーパ形状を有するため、レーザダイオード10から周囲に放射された非レーザ光(迷光)が、内壁40W上の導電層40Mによって正面壁40Fから遠ざかる方向に反射される。迷光がレーザ光14とともに正面壁40Fから外部に出射されると、ノイズの原因となるため、レーザ光14以外の光は、正面壁40Fを透過しないようにすることが好ましい。
【0053】
図10Aは、本実施形態の変形例における光源装置200のYZ平面に平行な断面図であり、
図10Bは、この改変例における光源装置200のXY平面に平行な断面図である。この改変例では、テーパ角θが例えば30度以上50度以下の範囲にある。テーパ角θの増加に伴い、ギャップ領域40Gも拡大する。この変形例における本体40Bは、レーザ光14のピーク波長の光を透過する材料、例えばガラスから形成されている。このため、レーザダイオード10から周囲に放射された非レーザ光は、
図10Aの直線状の矢印で示されるように、テーパ形状の内壁40Wに設けられた導電層40Mで反射された後、ギャップ領域40Gを通って導電層40Mの裏側の面(内壁40Wに接する面)に入射する。導電層40Mの裏側の面に入射した非レーザ光は、本体40Bから外部に放射され得る。その結果、レーザ光14以外の光が正面壁40Fを透過しないようにする迷光抑制効果を強めることが可能になる。
【0054】
ギャップ領域40Gは、例えば
図9Dに示されるように、空洞40Vの上面40Vtだけではなく、側面40Vsにも形成される。このため、ギャップ領域40Gは、レーザダイオード10の上面だけではなく側面に対向する位置にも存在し、レーザダイオード10から周囲に放射される非レーザ光(迷光)をキャップ40の本体40Bから外部に取り出すことを可能にする。
【0055】
キャップ40の外側に取り出された光を受けるフォトダイオードをキャップ40上またはキャップ40から離れた位置に設けてもよい。そのようなフォトダイオードは、レーザダイオード10の出力モニタとして機能し得る。また、キャップ40の表面の少なくとも一部の領域に光吸収層が設けられていてもよい。そのような光吸収層は、ギャップ領域40Gを通過した迷光を吸収することができる。
【0056】
上記のギャップ領域40Gは、
図8Aに示されるような第1実施形態のキャップ40に設けることも可能である。
図8Aの例において、空洞40Vの上面40Vtの高さは、Z軸方向において実質的に一定である。しかし、例えば、第1部分40B1における上面40Vtよりも、第2部分40B2における上面40Vtを低くすることにより、第1部分40B1と第2部分40B2との間に段差が形成され、その段差の位置にギャップ領域40Gが設けられ得る。
【0057】
<キャップの製造方法>
以下、キャップ40を製造する方法の実施形態を詳細に説明する。
【0058】
まず、
図11を参照する。
図11は、第3プレート42の上面(左側)およびA-A線断面(右側)を模式的に示す図である。まず、
図2に示した空洞40Vの上面40Vtおよび側面40Vsを規定し、正面壁40Fと裏面壁40Rとに接続される本体40Bのための第3プレート42を用意する。
【0059】
本実施形態における第3プレート42は、厚さ方向(Z軸方向)に積層された複数のシート42-1、42-2、42-3、42-4、42-5を有する。これらのシート42-1から42-5は、陽極接合が可能な材料、例えばガラスから形成され得る。シート42-1から42-5は、それぞれ、アルカリガラスから形成されていることが好ましい。陽極接合を実行するためには、アルカリガラスから形成されたシート間に金属層が配置される。なお、金属層とともに、または金属層に代えて、Si層が配置されてもよい。複数のシート42-1から42-5が重ねられた積層体は、例えば、アルカリガラスから形成されたシート42-1、金属層付アルカリガラスから形成されたシート42-2、金属層付きアルカリガラスから形成されたシート42-3、・・・、金属層付アルカリガラスから形成されたシート42-5を、この順に含む積層構造を有し得る。このような積層体は、例えば、表面にSi層が設けられたサファイア基板に載せられた状態で陽極接合が実行され得る。以下、このような積層構造を有する第3プレート42の作製方法の例を説明する。
【0060】
第3プレート42は、第1面(上面)44、および、第1面44とは反対の側に位置する第2面(下面)46を有する。第3プレート42は、厚さ方向に直交する平面(XY面)に含まれる第1方向(Dx方向)、および、平面(XY面)に含まれて第1方向(Dx方向)に直交する第2方向(Dy方向)に沿って二次元的に配列された複数の貫通孔42Hを有する。貫通孔42Hは、第1面44から第2面46に達している。この例において、第1方向DxはX軸に平行であり、第2方向DyはY軸に平行である。各貫通孔42Hは、Z軸方向に沿って延びている。Z軸方向から見た平面視において、各貫通孔42Hの形状は、概略的に、正方形もしくは長方形などの多角形、円、楕円、または、これらの組み合わせであり得る。また、多角形の頂点に位置する角部には曲線が存在していてもよい。
【0061】
図12は、第1のシート42-1の上面(左側)およびA-A線断面(右側)を模式的に示す図である。この例では、他のシート42-1から42-5も、第1のシート42-1と同じ構成を有している。複数のシート42-1から42-5のそれぞれは、複数の開口部42Xを有しており、複数のシート42-1から42-5が積層されることで複数の開口部42Xによって第3プレート42の各貫通孔42Hが規定される。第3プレート42を用意する工程は、それぞれが複数の開口部42Xを有する複数のシート42-1から42-5を用意した後、複数のシート42-1から42-5のそれぞれの下面および複数の開口部42Xの内壁に金属層49Mを形成する工程を含む。陽極接合技術によれば、金属層49Mを介して複数のシート42-1から42-5を相互に接合して第3プレート42を作製することができる。このようにして第3プレート42を作製してから、第3プレート42に対して第1プレート47および第2プレート48を陽極接合によって接合してもよいし、積層された複数のシート42-1から42-5を、第1プレート47および第2プレート48によって挟んだ状態にしてから、それらの全体を1回の陽極接合工程によって接合してもよい。
【0062】
本実施形態で用いる複数のシート42-1から42-5のそれぞれにおける複数の開口部42Xの内壁は、テーパを有している。
図13は、第1のシート42-1の一部を模式的に拡大して示す斜視図である。
図13には、6個の開口部42Xを区分する仮想的な直線X1、X2、Y1が示されている。後述する個片化工程では、仮想的な直線X1、X2、Y1に沿って第1のシート42-1が切断されることにより、第1のシート42-1は、開口部42Xを囲む矩形領域Uを単位とするパーツに分割され得る。個々の矩形領域Uは更に2つの部分に分割されることにより、キャップ40の本体40Bを構成する第1部分40B1に相当する部分が得られる。
【0063】
開口部42Xは、各開口部42Xの形状および位置を規定する開口パターンを有するレジスト層をシート材料の下面(第2面46)に形成した後、シート材料のうち、レジスト層でマスクされていない部分を例えばサンドブラスト、エッチング、または、その他の孔開け加工技術によって除去することによって形成され得る。例えば、サンドブラストまたはエッチングを行うことにより、開口部42Xの内壁にテーパを形成することができる。テーパが形成された開口部42Xのサイズは、第2面46から第1面44に近づくにつれて小さくなる。開口部42Xが形成された後、レジストは除去される。開口部42Xは、機械加工またはレーザ加工などの孔開け加工技術によっても形成され得る。そのような孔開け加工技術によれば、開口部42Xにテーパを形成しないようにすることも可能である。第2面46における開口部42XのX方向、Y方向、およびZ方向のサイズは、それぞれ、例えば、0.5~5mm、0.5~5mm、および0.2~5mmである。開口部42Xの内壁にテーパを形成した場合、第1面44および第2面46における開口部42Xの形状は、角(かど)が丸められ得る。
図10Bに示されるキャップ40の本体40Bは、角が丸められた開口部42Xの形状に対応した形状を有する空洞40Vの断面の例を示している。
図10Bからわかるように、空洞40VのXY面に平行な断面の形状は、矩形である必要はない。言い換えると、空洞40Vの上面40Vtおよび側面40Vsの一部または全部が曲面から形成されていてもよい。
【0064】
図13に示されるようなテーパ状の内壁を有する開口部42Xが形成された第1のシート42-1の第2面46に対して、例えばスパッタリング法などの薄膜堆積技術を利用して金属層49Mが形成され得る。金属層49Mの典型例は、アルミニウムの層(厚さ:例えば50~1000nm)である。金属層49Mは、アルミニウム以外の金属、例えばチタンから形成されていてもよく、アルミニウムとチタンの積層膜や、クロム、ニッケル、プラチナ、パラジウム、ルテニウムやそれらを含む合金から形成されていてもよい。開口部42Xの内壁がテーパを有するため、金属層49Mは、第2面46上だけではなく、開口部42Xの内壁にも形成される。他のシート42-2から42-5も同様にして作製され得る。
図14は、テーパ状の開口部42Xが形成された複数のシート42-1から42-5を積層した状態の一部を模式的に示す斜視図である。
【0065】
このように複数のシート42-1から42-5のそれぞれには、テーパ状の開口部42Xが形成されているため、各シートに設けられる陽極接合のための金属層どうしが互いに接触することが避けられる。開口部42Xがテーパ形状を有していない場合、異なるシートに設けた金属層どうしが接触して電気的なショートが発生しやすい。開口部42Xがテーパ状であることにより、複数のシート42-1から42-5を陽極接合によって接合するとき、それぞれのシートに設けた金属層が互いに接触せず、電気的なショートの発生を抑制することが可能になる。
【0066】
再び、
図11を参照する。
図11に示されるように、複数の貫通孔42Hが設けられた第3プレート42の第1面44にも金属層49Mが堆積される。
【0067】
このあと、
図15に示すように、金属層49Mが形成された第3プレート42の第1面44側に第1プレート(厚さ:例えば0.2~1.0mm)47を接合する。接合は、前述したように、陽極接合、あるいは他の接合方法によって行われ得る。第1プレート47の内面は、
図1Bに示されるキャップ40の正面壁40Fの内側表面に相当する。第1プレート47は、後述する第2プレート48と同様に、陽極接合が可能な材料、例えばガラスから形成され得る。
【0068】
図16Aは、反射防止膜55a、55bが形成された第1プレート47を第3プレート42の第1面44に接合する様子を模式的に示す断面図である。
図16Bは、反射防止膜のパターンを模式的に示す平面図である。
【0069】
本実施形態では、キャップ40の正面壁40Fの内側表面に反射防止膜を形成するため、陽極接合の前に、第1プレート47の裏面側の面(キャップ40の正面壁40Fの内側表面となる部分)に反射防止膜55aを設けておく。言い換えると、第1プレート47を用意する工程は、第1プレート47の裏面側の面において、第3プレート42の複数の貫通孔42Hのそれぞれに対応する位置に複数の反射防止膜55aを形成する工程を含む。ただし、反射防止膜55aは陽極接合の後に形成してもよい。
【0070】
図16Bからわかるように、第1プレート47の法線方向から見た平面視において、各反射防止膜55aの周縁は、対応する貫通孔42Hの内壁から内側にシフトした位置にある。図示される例において、第1プレート47の正面側の面(キャップ40の正面壁40Fの外側表面となる部分)には、一様な厚さを有する連続した反射防止膜55bが形成されている。第1プレート47の正面側の面に反射防止膜55bを形成するタイミングは、陽極接合がすべて完了した後であってもよい。
図15に示される第2プレート48には、光吸収膜を形成してもよい。
【0071】
なお、陽極接合を行うため、第1プレート47の裏面側では、第1プレート47と第3プレート42とが接する領域には反射防止膜55aが存在せず、第1プレート47と第3プレート42とが接する領域以外の領域に反射防止膜55aが形成される。反射防止膜55aのパターンが形成された第1プレート47と第3プレート42とを接合するときの位置合わせずれの程度を考慮して、反射防止膜55aの形状およびサイズが決定される。なお、反射防止膜55aは、正面壁40Fのうち、レーザダイオード10から出射されるレーザ光が当たる領域を覆っていればよい。従って、反射防止膜55aのX方向のサイズおよびY方向のサイズは、それぞれ、貫通孔42Hの第1面44におけるX方向のサイズおよびY方向のサイズよりも小さいことが好ましい。
【0072】
本実施形態では、
図15に示されるように、金属層49Mが形成された第3プレート42の第2面46側には第2プレート(厚さ:例えば0.2~1.0mm)48が接合される。こうして、第3プレート42の貫通孔42Hが第1プレート47および第2プレート48によって塞がれた状態にあるパネル(積層体)50が得られる。第3プレート42の貫通孔42Hは、個片化工程後、キャップ40の空洞40Vとして機能する。以下の説明においては、便宜上、個片化される前の段階においては、第3プレート42を貫通する孔を、「空洞」ではなく、そのまま「貫通孔」と呼ぶことにする。
図15では、簡単のため、反射防止膜55a、55bの記載は省略されている。
【0073】
陽極接合の実行順序は任意である。1度の陽極接合によって
図15に示されるパネル50を作製することが効率的であるが、陽極接合によって第3プレート42を最初に作製してもよい。その場合、第1プレート47を第3プレート42に接合した後、第2プレート48を第3プレート42に接合してもよいし、逆に、第2プレート48を第3プレート42に接合した後、第1プレート47を第3プレート42に接合してもよい。第2プレート48よりも後に第1プレート47を第3プレート42に接合する場合、パネル50を作製するための各種の処理および作業の影響が第1プレート47に及びにくい。第1プレート47からは、レーザ光を透過する正面壁40Fが形成されるため、第2プレート48よりも第1プレート47を慎重にハンドリングすることが望ましい。したがって、第1プレート47および第2プレート48を第3プレート42に同時に接合しない場合、第2プレート48よりも後に第1プレート47を第3プレート42に接合することが望ましい。
【0074】
この後、パネル50を第1方向Dxおよび第2方向Dyに沿って切断して、パネル50から複数のキャップ40を得る個片化工程を実行する。
【0075】
次に、
図17を参照して、個片化のためにパネル50を切断する方法の基本的な例を説明する。この例では、個片化工程において、第1方向Dxに沿ってパネル50を切断するとき、第1方向Dxに沿って並ぶ貫通孔42Hの中央を横切る第1切断溝(点線C1)を形成する。そして、第2方向Dyに沿ってパネル50を切断するときは、第2方向Dyに沿って並ぶ貫通孔42Hから離れた位置に第2切断溝(点線E1、E2)を形成する。より具体的には、第1方向Dxに沿って他の切断溝(点線C2)も形成する。その結果、パネル50から貫通孔42Hの個数の2倍に相当する個数のキャップ40を得ることが可能になる。ある1個のキャップ40は、例えば
図17の楕円で囲まれた領域のうち、切断溝で囲まれた部分から取り出される。切断溝の形成は、例えばダイシングブレードによって行われる。
図17では、点線C1、C2、E1、E2によって切断溝を模式的に示しているが、切断溝は、例えば20μm以上500μm以下の幅を有している。切断溝の幅は、ダイシングブレードによる切断の場合、ブレードの厚さよりも小さくならず、ブレードの厚さに依存する。点線C1、C2、E1、E2は、いずれも、所定の幅を有する切断溝の中心線に相当する。
【0076】
図18は、1つのパネル50の全体に対して個片化に必要な切断溝を点線C1、C2、Eによって模式的に表している。本実施形態における切断溝の位置は、上記の例に限定されない。例えば、点線C1が貫通孔42Hの中央を通過する代わりに、中央から離れた位置を通過してもよい。
【0077】
図19は、切断溝(点線C1)が、貫通孔42Hの中央よりも貫通孔42Hの内壁の側に偏っている例を示す図である。この個片化工程において、第1方向Dxに沿ってパネル50を切断するときは、第1方向Dxに沿って並ぶ貫通孔42Hの第1方向Dxおよび厚さ方向に拡がる内壁の近くに第1切断溝(点線C1)を形成し、第2方向Dyに沿ってパネル50を切断するときは、第2方向Dyに沿って並ぶ貫通孔42Hから離れた位置に第2切断溝(点線E1、E2)を形成する。より具体的には、第1方向Dxに沿って他の切断溝(点線C2)も形成する。その結果、パネル50から貫通孔42Hの個数に相当する個数の、異なる大きさを含むキャップ40を得ることが可能になる。ある1個のキャップ40は、例えば
図19の楕円で囲まれた領域のうち、切断溝で囲まれた部分から取り出される。切断溝の形成は、例えばダイシングブレードによって行われる。
図20は、1つのパネル50の全体に対して個片化に必要な切断溝を点線C1、C2、Eによって模式的に表している。
【0078】
このようにして個片化された各キャップ40の下端面は、第1切断溝(点線C1)によって規定される。各キャップ40の側面は、第2切断溝(点線E)によって規定される。また、各キャップ40の上面は、他の第1切断溝(点線C2)によって規定される。各キャップ40の表面は、個片化工程におけるダイシングなどの加工によって生じた粗面を有している可能性がある。しかし、レーザ光は、第1プレート47の平滑な部分を透過するため、加工粗面による悪影響を受けない。このように本実施形態によれば、第1プレート47の平滑性が製造工程中に損なわれないため、キャップ40のレーザ光を透過させる部分は優れた平滑性を発揮し得る。なお、第1切断溝(点線C1)の形成によって現れる表面は、キャップ40の下端面であり、基板に接合される面であるため、必要に応じて研磨などの平滑化加工を実施してもよい。
【0079】
この方法により、それぞれが例えば
図10Aおよび
図10Bに示される構成を有する多数のキャップ40が作製され得る。各キャップ40における正面壁40Fおよび裏面壁40Rは、それぞれ、第1プレート47の一部および第2プレート48の一部から形成され、本体40Bは第3プレート42の一部から形成される。また、導電層40Mは、金属層49Mの一部から形成される。こうして作製されたキャップ40を利用することにより、
図1Aまたは
図3などに示される光源装置100を得ることができる。
【0080】
なお、パネル50における貫通孔42Hの配列パターンは、上記の例における配列パターンに限定されない。また、パネル50の切断の仕方も上記の例に限定されない。パネル50の切断の方法については、特願2021-193956の開示内容のすべてをここに援用する。
【0081】
本実施形態によれば、高さ(Y軸方向のサイズ)が例えば2ミリメートル以下、奥行き(Z軸方向のサイズ)が例えば4ミリメートル以上のキャップ40を大量に生産することが可能になる。また、内壁にテーパを設けることにより、迷光の発生を抑制することが可能になる。
【0082】
<キャップの変形例>
図21は、キャップ40の変形例を示す断面図である。テーパの向き、形状、サイズ、およびテーパ角は、1個のキャップ40において同じである必要はない。また、
図21に示される変形例において、第3部分40B3には導電層40Mが設けられてない。このような構成を採用しても、迷光抑制効果は得られる。
【0083】
また、キャップ40の内壁は、平面によって構成されている必要はない。
図13を参照して説明したように開口部42Xの内壁にテーパを形成する場合、テーパ状の内壁は、
図21の第2部分40B2のように曲面から形成され得る。
図21の第4部分40B4と第5部分40B5のようにテーパの角度もZ軸方向の位置に応じて変化してもよい。
【0084】
以上のように、本開示は、以下の項目に記載のキャップの製造方法、キャップ、および光源装置を含む。
[項目1]
発光素子を収容する空洞を有するキャップの製造方法であって、
前記空洞の正面を規定し、前記発光素子から出射される光を透過する材料から形成される正面壁のための第1プレートを用意する工程と、
前記空洞の裏面を規定し、前記正面壁に対向する裏面壁のための第2プレートを用意する工程と、
前記空洞の上面および側面を規定し、前記正面壁と前記裏面壁とに接続される本体のための第3プレートであって、厚さ方向に直交する平面に含まれる第1方向および前記平面に含まれて前記第1方向に直交する第2方向に沿って二次元的に配列された複数の貫通孔を有する第3プレートを用意する工程と、
前記第1プレートと前記第3プレートとを接合し、かつ、前記第2プレートと前記第3プレートとを接合することにより、前記第1プレートおよび前記第2プレートで前記第3プレートを挟んだ積層体を作製する工程と、
前記積層体を前記第1方向および前記第2方向に沿って切断して、前記積層体から複数のキャップを得る個片化工程と、
を含み、
前記第3プレートは、前記厚さ方向に積層された複数のシートを有し、
前記複数のシートのそれぞれは、複数の開口部を有しており、前記複数のシートが積層されることで前記複数の開口部によって前記第3プレートの前記複数の貫通孔が規定される、キャップの製造方法。
[項目2]
前記第3プレートを用意する工程は、
それぞれが前記複数の開口部を有する前記複数のシートを用意する工程と、
前記複数のシートのそれぞれの上面および前記複数の開口部の内壁に金属層を形成する工程と、
前記金属層を介して前記複数のシートを相互に接合して前記第3プレートを作製する工程と、
を含む、項目1に記載のキャップの製造方法。
[項目3]
前記複数のシートのそれぞれにおける前記複数の開口部の前記内壁は、テーパを有している、項目1または2に記載のキャップの製造方法。
[項目4]
前記複数のシートのそれぞれにおける前記複数の開口部の前記内壁に形成された金属層は、他のシートにおける前記金属層から離れている、項目2または3に記載のキャップの製造方法。
[項目5]
前記個片化工程において、前記第1方向に沿って前記積層体を切断するときは、前記第1方向に沿って並ぶ前記貫通孔を横切るように第1切断溝を形成し、前記第2方向に沿って前記積層体を切断するときは、前記第2方向に沿って並ぶ前記貫通孔から離れた位置に第2切断溝を形成する、項目1から4のいずれか1項に記載のキャップの製造方法。
[項目6]
前記個片化工程において、前記第1切断溝の位置は、前記貫通孔の中央よりも、前記第1方向に沿って並ぶ前記貫通孔の前記第1方向および前記厚さ方向に拡がる内壁に近い、項目5に記載のキャップの製造方法。
[項目7]
前記第1プレートおよび前記第2プレートは、それぞれ、ガラスから形成されており、
前記積層体を作製する工程において、陽極接合により、前記第1プレートと前記第3プレートとを接合し、かつ、陽極接合により、前記第2プレートと前記第3プレートとを接合する、項目1から6のいずれか1項に記載のキャップの製造方法。
[項目8]
前記積層体を作製する工程において、陽極接合により、前記第3プレートの前記複数のシートのそれぞれを接合する、項目7に記載のキャップの製造方法。
[項目9]
前記積層体を作製する工程において、前記第1プレートと前記第2プレートと前記第3プレートを、陽極接合によって一括で接合する、項目8に記載のキャップの製造方法。
[項目10]
前記第1プレートを用意する工程は、
前記第1プレートの表面において、前記第3プレートの前記複数の貫通孔のそれぞれに対向する位置に複数の反射防止膜を形成する工程を含む、項目1から9のいずれか1項に記載のキャップの製造方法。
[項目11]
前記個片化工程において、前記第1方向に沿って前記積層体を切断するとき、および、前記第2方向に沿って前記積層体を切断するとき、前記複数の反射防止膜を切断しないようにする、項目10に記載のキャップの製造方法。
[項目12]
前記発光素子と、前記発光素子を直接または間接的に支持する基板と、を準備する工程と、
項目1乃至11のいずれか1項に記載の製造方法で製造されたキャップを、前記発光素子を覆うように前記基板と接合する工程と、
を含む、光源装置の製造方法。
[項目13]
発光素子を収容する空洞を有するキャップであって、
前記空洞の正面を規定し、前記発光素子から出射される光を透過する材料から形成される、正面壁と、
前記空洞の裏面を規定し、前記正面壁に対向する、裏面壁と、
前記空洞の上面および側面を規定し、前記正面壁と前記裏面壁とに接続される、本体と、
を備え、
前記正面壁、前記裏面壁、および前記本体のそれぞれの下端面は、前記キャップの接合面を規定し、
前記本体は、前記裏面壁と前記正面壁との間において積層された複数の部分を有している、キャップ。
[項目14]
前記複数の部分のそれぞれは、前記空洞の前記上面および前記側面を規定する内壁を有しており、前記内壁はテーパ形状である、項目13に記載のキャップ。
[項目15]
前記複数の部分のそれぞれの前記内壁には導電層が形成されており、
前記複数の部分のそれぞれの前記内壁に形成された導電層は、他の部分の内壁に形成された前記導電層から離れている、項目13または14に記載のキャップ。
[項目16]
発光素子と、
前記発光素子を直接または間接的に支持する基板と、
項目13から15のいずれか1項に記載のキャップと、
を備え、
前記キャップの接合面は、前記基板に接合され、前記キャップは前記発光素子を覆っている、光源装置。
【産業上の利用可能性】
【0085】
本開示のキャップは、光透過部の平滑性に優れ、小型化に適しているため、レーザダイオードのパッケージ部品として広く利用され得る。本開示の光源装置は、光透過部の平滑性に優れ、小型化に適したキャップを備えているため、ヘッドマウントディスプレイなどの小型光源として好適に利用され得る。
【符号の説明】
【0086】
10・・・レーザダイオード、12・・・レーザダイオードの出射端面、20・・・サブマウント、30・・・基板、32・・・基板の主面、40・・・キャップ、40F・・・正面壁、40B・・・本体、40R・・・裏面壁、100・・・光源装置