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(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】P2025024761
(43)【公開日】2025-02-21
(54)【発明の名称】発光装置
(51)【国際特許分類】
H01S 5/024 20060101AFI20250214BHJP
H01S 5/02253 20210101ALI20250214BHJP
H01S 5/0239 20210101ALI20250214BHJP
【ＦＩ】
H01S5/024
H01S5/02253
H01S5/0239
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023129006
(22)【出願日】2023-08-08
(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
(71)【出願人】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(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】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】中垣 政俊
【テーマコード（参考）】
5F173
【Ｆターム（参考）】
5F173MA08
5F173MB03
5F173MC12
5F173MD05
5F173MD07
5F173MD16
5F173MD27
5F173MD33
5F173ME01
5F173ME12
5F173ME22
5F173ME32
5F173ME55
5F173ME56
5F173ME57
5F173MF03
5F173MF28
5F173MF39
(57)【要約】
【課題】駆動時に内部の半導体レーザ素子から発せられた熱を発光装置の外部に効果的に伝えることが求められている。
【解決手段】発光装置は、上面を有し、上面に、平面状の領域を含む底面を有する凹部が設けられる、金属材料から形成された基板と、凹部の底面に配置されるサブマウントと、サブマウントに配置され、レーザ光を出射する半導体レーザ素子と、サブマウントに配置されるレンズ支持部材と、レンズ支持部材によって支持され、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光をコリメートまたは集束するレンズと、半導体レーザ素子を囲む、セラミックスから形成された枠体と、を備え、基板および半導体レーザ素子は、上面視で長辺および短辺を有する矩形形状であり、基板の長辺と半導体レーザ素子の長辺とは互いに平行である。
【選択図】図１Ｃ
【解決手段】発光装置は、上面を有し、上面に、平面状の領域を含む底面を有する凹部が設けられる、金属材料から形成された基板と、凹部の底面に配置されるサブマウントと、サブマウントに配置され、レーザ光を出射する半導体レーザ素子と、サブマウントに配置されるレンズ支持部材と、レンズ支持部材によって支持され、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光をコリメートまたは集束するレンズと、半導体レーザ素子を囲む、セラミックスから形成された枠体と、を備え、基板および半導体レーザ素子は、上面視で長辺および短辺を有する矩形形状であり、基板の長辺と半導体レーザ素子の長辺とは互いに平行である。
【選択図】図１Ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上面を有し、前記上面に、平面状の領域を含む底面を有する凹部が設けられる、金属材料から形成された基板と、
前記凹部の前記底面に配置されるサブマウントと、
前記サブマウントに配置され、レーザ光を出射する半導体レーザ素子と、
前記サブマウントに配置されるレンズ支持部材と、
前記レンズ支持部材によって支持され、前記半導体レーザ素子から出射される前記レーザ光をコリメートまたは集束するレンズと、
前記半導体レーザ素子を囲む、セラミックスから形成された枠体と、
を備え、
前記基板および前記半導体レーザ素子は上面視で矩形形状であり、前記矩形形状は長辺および短辺を有し、
前記基板の長辺と前記半導体レーザ素子の長辺とは互いに平行である、発光装置。
前記凹部の前記底面に配置されるサブマウントと、
前記サブマウントに配置され、レーザ光を出射する半導体レーザ素子と、
前記サブマウントに配置されるレンズ支持部材と、
前記レンズ支持部材によって支持され、前記半導体レーザ素子から出射される前記レーザ光をコリメートまたは集束するレンズと、
前記半導体レーザ素子を囲む、セラミックスから形成された枠体と、
を備え、
前記基板および前記半導体レーザ素子は上面視で矩形形状であり、前記矩形形状は長辺および短辺を有し、
前記基板の長辺と前記半導体レーザ素子の長辺とは互いに平行である、発光装置。
【請求項2】
前記半導体レーザ素子の長辺の長さは１５００μｍ以上である、請求項１に記載の発光装置。
【請求項3】
前記凹部は、上面視で角が丸まった矩形形状である、請求項１に記載の発光装置。
【請求項4】
前記基板は、前記上面の反対側に位置する平面状の下面を有する、請求項１に記載の発光装置。
【請求項5】
前記凹部の前記底面に配置され、前記レーザ光を反射して前記レーザ光の進行方向を前記上面から離れる方向に変化させるミラー部材をさらに備える、請求項１に記載の発光装置。
【請求項6】
前記凹部の外縁は、上面視で、前記枠体の内側に存在する、請求項１に記載の発光装置。
【請求項7】
前記凹部の前記底面および前記基板の下面は互いに平行である、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項8】
前記基板の前記上面と、前記凹部の前記底面との距離は、前記半導体レーザ素子の上面と、前記凹部の前記底面との距離よりも小さい、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項9】
前記基板の前記上面と、前記凹部の前記底面との距離は、前記半導体レーザ素子の上面と、前記半導体レーザ素子の下面との距離よりも小さい、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項10】
前記凹部の前記底面における前記平面状の領域の平面度は１０μｍ以下であり、
前記基板の下面の平面度は５０μｍ以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
前記基板の下面の平面度は５０μｍ以下である、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項11】
前記凹部の前記底面は、前記半導体レーザ素子を支持する第１底面と、前記ミラー部材を支持する第２底面とを有し、
前記基板の下面を高さの基準として、前記第２底面は前記第１底面よりも低い位置にある、請求項５に記載の発光装置。
前記基板の下面を高さの基準として、前記第２底面は前記第１底面よりも低い位置にある、請求項５に記載の発光装置。
【請求項12】
前記基板の前記上面から前記基板の下面までの距離は、前記基板の前記上面から前記枠体の下面までの距離よりも長い、請求項１１に記載の発光装置。
【請求項13】
前記第１底面および前記第２底面は平面状であり、互いに平行である、請求項１１に記載の発光装置。
【請求項14】
前記基板の前記上面から前記基板の下面までの距離は、前記基板の前記上面から前記枠体の下面までの距離よりも長い、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項15】
前記枠体は上面から下面に貫通する開口部を有し、前記開口部は内側面の下面側に段を有し、
前記基板の上面の周縁領域は前記段に接合される、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
前記基板の上面の周縁領域は前記段に接合される、請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項16】
前記基板の上面の周縁領域および前記段は、無機接合部材を介して接合される、請求項１５に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、発光装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体レーザ素子を用いてレーザ光を出射する発光装置は、レーザ加工機、プロジェクタ、および照明光源などの装置に利用することができる。そのような発光装置では、製造誤差が生じたり、製造過程で構造が変形したりすることが原因で、駆動時に半導体レーザ素子から発せられる熱を発光装置の外部に効果的に伝えることができず、当該熱が半導体レーザ素子の動作に悪影響を及ぼす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００２－２３１８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
半導体レーザ素子を用いてレーザ光を出射する発光装置において、発光装置の駆動時に半導体レーザ素子から発せられる熱を発光装置の外部に効果的に伝えることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の発光装置は、上面を有し、前記上面に、平面状の領域を含む底面を有する凹部が設けられる、金属材料から形成された基板と、前記凹部の前記底面に配置されるサブマウントと、前記サブマウントに配置され、レーザ光を出射する半導体レーザ素子と、前記サブマウントに配置されるレンズ支持部材と、前記レンズ支持部材によって支持され、前記半導体レーザ素子から出射される前記レーザ光をコリメートまたは集束するレンズと、前記半導体レーザ素子を囲む、セラミックスから形成された枠体と、を備え、前記基板および前記半導体レーザ素子は上面視で矩形形状であり、前記矩形形状は長辺および短辺を有し、前記基板の長辺と前記半導体レーザ素子の長辺とは互いに平行である。
【発明の効果】
【0006】
本開示の実施形態によれば、発光装置の駆動時に半導体レーザ素子から発せられる熱を発光装置の外部に効果的に伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態による発光装置、発光装置に用いられる基部の製造方法、および発光装置の製造方法を説明する。複数の図面に表れる同一符号の部分は同一または同等の部分を示す。
【0009】
さらに、以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するために例示しているのであって、本発明を以下に限定しない。また、構成要素のサイズ、材質、形状、その相対的配置などの記載は、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図している。各図面が示す部材の大きさおよび位置関係は、理解を容易にするために誇張している場合がある。
【0010】
本明細書または特許請求の範囲において、三角形または四角形などの多角形に関しては、多角形の隅に角丸め、面取り、角取り、丸取りなどの加工が施された形状も含めて、多角形と呼ぶ。また、隅（辺の端）に限らず、辺の中間部分に加工が施された形状も同様に、多角形と呼ぶ。つまり、多角形をベースに残しつつ、部分的な加工が施された形状は、本明細書および特許請求の範囲で記載される“多角形”の解釈に含まれる。
【0011】
（実施形態）
以下に、図１Ａおよび図１Ｂを参照して、本開示の実施形態による発光装置の構成例を説明する。図１Ａは、本開示の例示的な実施形態による発光装置の構成を模式的に示す斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示す発光装置の分解斜視図である。図１Ａおよび図１Ｂに示す発光装置１００は、内部の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光Ｌを、発光装置１００の外部に出射する。
以下に、図１Ａおよび図１Ｂを参照して、本開示の実施形態による発光装置の構成例を説明する。図１Ａは、本開示の例示的な実施形態による発光装置の構成を模式的に示す斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示す発光装置の分解斜視図である。図１Ａおよび図１Ｂに示す発光装置１００は、内部の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光Ｌを、発光装置１００の外部に出射する。
【0012】
発光装置１００は、図１Ｂに示すように、基板１０と、レーザ光源２０と、枠体４０とを備える。発光装置１００は、さらに、ミラー部材３０と、複数のワイヤ４１と、カバー５０とを備えてもよい。基板１０は上面１２を有する。レーザ光源２０は、半導体レーザ素子２２を有するチップオンサブマウント(Chip on Submount)型の半導体レーザ光源である。ミラー部材３０は反射面３２を有する。発光装置１００は、ツェナーダイオードのような保護素子および／またはサーミスタのような内部温度を測定するための温度測定素子をさらに備えてもよい。本明細書において、基板１０および枠体４０が接合された構成を、「基部６０」とも称する。基部６０は、レーザ光源２０およびミラー部材３０を収容する。
【0013】
図１Ｂに示す例において、レーザ光源２０の数は１個であるが、複数個であってもよい。レーザ光源２０の数が複数個である場合、ミラー部材３０の数はレーザ光源２０の数と同じであってもよいし、レーザ光源２０の数よりも少なくてもよい。ミラー部材３０の数がレーザ光源２０の数と同じ場合、ミラー部材３０およびレーザ光源２０は１対１に対応する。ミラー部材３０の数がレーザ光源２０の数よりも少ない場合、１つのミラー部材３０は、２つ以上のレーザ光源２０に対応する。
【0014】
これらの図では、参考のために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が模式的に示されている。Ｘ軸の矢印の方向を＋Ｘ方向と称し、その反対方向を－Ｘ方向と称する。±Ｘ方向を区別しない場合、単にＸ方向と称する。Ｙ方向およびＺ方向についても同様である。本明細書では、説明のわかりやすさのために、＋Ｙ方向を「上方」と称し、－Ｙ方向を「下方」と称する。このことは、発光装置の使用時における向きを制限するわけではなく、発光装置の向きは任意である。
【0015】
図１Ｃは、図１Ａに示す発光装置１００の他の分解斜視図である。図１Ｃにおいて、図１Ｂに示す複数のワイヤ４１は省略されている。図１Ｄは、図１Ａに示す発光装置１００に含まれる枠体４０を下方から見た斜視図である。図１Ｅは、図１Ａに示す発光装置１００からカバー５０を省略した構成の上面図である。図１Ｆは、図１Ａに示す発光装置１００の、ＹＺ平面に対して平行な断面図である。図１Ｆに示す太線の矢印は、レーザ光源２０から出射されたレーザ光Ｌの進行方向を表す。図１Ｇは、図１Ｆに示す構成のうち、基板１０の上面１２の一部を改変した図である。
【0016】
本実施形態による発光装置１００において、基板１０の上面１２には、図１Ｃに示すように、底面１５を有する凹部１３が設けられている。レーザ光源２０およびミラー部材３０は凹部１３の底面１５に配置される。レーザ光源２０から出射されたレーザ光の進行方向をレーザ光源２０の前方として、ミラー部材３０は、レーザ光源２０の前方に位置するように配置される。図１Ｆに示すように、レーザ光源２０から出射されたレーザ光Ｌは、ミラー部材３０の反射面３２で反射されて上面１２から離れる方向に進行し、カバー５０を透過する。このようにして、発光装置１００は、カバー５０からレーザ光Ｌを出射する。発光装置１００は、例えば、平面状の配置面に配置される。また、例えば、基板１０の下面１４は、平面状の配置面に配置される。
【0017】
本実施形態による発光装置１００とは異なり、基板１０の上面１２に凹部１３を設けない構成の課題を、以下に説明する。上面に凹部を設けない基板を枠体４０に、ろう材のような無機接合部材を介して接合する場合、無機接合部材に熱が加えられる。基板の熱膨張係数が枠体４０の熱膨張係数よりも高いと、無機接合部材に加えられる熱によって基板が枠体４０よりも変形し、その結果、基板は上に凸に反る傾向にある。例えば、基板１０が金属材料から形成され、枠体４０が、基板１０よりも熱膨張係数の低いセラミックスから形成される場合、基板の反りが生じ得る。本明細書において、上面に凹部を設けていない基板および枠体４０が接合された構成を「基部本体」とも称する。
【0018】
基板は、図１Ｃに示すように、＋Ｙ方向から見る上面視で矩形形状である。当該矩形形状は長辺および短辺を有する。基板が長辺および短辺を有する矩形形状である場合、上記の基板の反りは、短辺方向よりも長辺方向において大きくなる。半導体レーザ素子２２は、基板と同様に矩形形状である。発光装置１００を小型化する観点から、スペースの無駄が生じないよう基板の長辺と半導体レーザ素子２２の長辺とが互いに平行になるように、レーザ光源２０は基板の上面に配置される。その場合、長辺方向における基板の大きな反りが原因でレーザ光源２０の下面が基板の上面に十分に接触しないことから、駆動時に半導体レーザ素子２２から発せられる熱を基板に効果的に伝えられない可能性がある。
【0019】
これに対して、本実施形態による発光装置１００では、基板１０が例えば金属材料から形成されれば、基板１０は可塑性を有するので、プレス装置によって基板１０の上面１２に凹部１３を設けることが可能である。プレス装置は、例えば、平面状の支持面を有するステージと、平面状の下端を有する押圧部とを備え得る。押圧部の下端は、ステージの支持面に対して平行になるように調整され得る。プレス装置のステージ上に、基板の下面１４が下になるように上記の基部本体を配置し、押圧部によって基板の上面を押圧することにより、基板の上面に凹部が形成される。このようにして、上面１２に凹部１３が設けられた基板１０が得られる。押圧により、凹部１３を設ける前の基板の上面と比較して、凹部１３の底面１５の反りは低減され、より具体的には底面１５は平面状になる。
【0020】
本実施形態による発光装置１００では、平面状の底面１５にレーザ光源２０が配置されるので、レーザ光源２０の下面が底面１５に均一に接触する。その結果、駆動時に半導体レーザ素子２２から発せられる熱を基板１０に効果的に伝えることができる。このことは、発光装置１００の放熱性の向上に役立つ。
【0021】
以下に、発光装置１００の各構成要素を説明する。
【0022】
＜基板１０＞
基板１０は、図１Ｃに示すように上面１２を有する。上面１２には、底面１５を有する凹部１３が設けられている。基板１０は、さらに、上面１２の反対側に位置する下面１４を有する。底面１５はＸＺ平面に対して平行な面である。底面１５は全体に平面状の領域を有する。底面１５と同様に、下面１４はＸＺ平面に対して平行な面である。下面１４は全体に平面状の領域を有する。底面１５および下面１４は互いに平行である。底面１５の法線方向は＋Ｙ方向である。本明細書において、面の法線方向とは、面の垂直方向であって、当該面を有する物体から離れる方向を意味する。底面１５が平面状であること、下面１４が平面状であること、および底面１５および下面１４が互いに平行であることによって得られる効果については後述する。
基板１０は、図１Ｃに示すように上面１２を有する。上面１２には、底面１５を有する凹部１３が設けられている。基板１０は、さらに、上面１２の反対側に位置する下面１４を有する。底面１５はＸＺ平面に対して平行な面である。底面１５は全体に平面状の領域を有する。底面１５と同様に、下面１４はＸＺ平面に対して平行な面である。下面１４は全体に平面状の領域を有する。底面１５および下面１４は互いに平行である。底面１５の法線方向は＋Ｙ方向である。本明細書において、面の法線方向とは、面の垂直方向であって、当該面を有する物体から離れる方向を意味する。底面１５が平面状であること、下面１４が平面状であること、および底面１５および下面１４が互いに平行であることによって得られる効果については後述する。
【0023】
基板１０の下面１４を高さの基準として、基板１０の上面１２のうち、最も上方に位置する箇所から、底面１５のうち、最も下方に位置する箇所までのＹ方向における距離を凹部１３の深さとすると、凹部１３の深さは、例えば、５μｍ以上３０μｍ以下であり得る。底面１５全体における平面状の領域の平面度は、例えば１０μｍ以下であり、下面１４の平面度は、例えば２０μｍ以下である。
【0024】
平面度は、JIS B 0621「幾何偏差の定義及び表示」によると「平面形体の幾何学的に正しい平面（幾何学的平面）からの狂いの大きさ」と定義されている。具体的には、平面度は、完全に平らな２つの仮想的な平面によって対象面を上下から挟んだ場合の当該２つの仮想的な平面の距離に相当する。
【0025】
基板１０は概略的に平板形状である。基板１０は、上面視で矩形形状である。基板１０は長辺および短辺を有する。また、凹部１３は、上面視で矩形形状である。凹部１３は長辺および短辺を有する。凹部１３は、上面視で角が丸まった矩形形状であることが好ましい。角が丸まっていることにより、角が丸まっていない場合と比較して、駆動時に半導体レーザ素子２２から発せられる熱によって基板１０の体積が変動する際に、角付近へ応力が集中することを抑制できる。
【0026】
基板１０の熱伝導率は、例えば、５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり得る。そのような熱伝導率を有する基板１０により、駆動時に半導体レーザ素子２２から発せられる熱を、基板１０を介して配置面に効果的に伝えることができる。
【0027】
基板１０の熱膨張係数は、例えば１０×１０－６［１／Ｋ］以上２０×１０－６［１／Ｋ］以下であり得る。基板１０の熱膨張係数が枠体４０の熱膨張係数よりも高い場合、基板を枠体４０に、ろう材のような無機接合部材を介して接合すると、前述したように、無機接合部材に加えられる熱が原因で、当該基板は上に凸に反る傾向にある。基板が可塑性を有する場合、押圧のような加工方法によって当該基板の上面に凹部を設けることにより、当該基板の反りが緩和され、図１Ｃに示す基板１０が得られる。凹部を設ける前の上面と比較して、凹部１３の底面１５の反りは低減され、より具体的には凹部１３の底面１５は平面状になる。
【0028】
基板１０は、例えばＣｕ、Ａｌ、およびＡｇからなる群から選択される少なくとも１つの金属材料から形成され得る。当該金属材料は、上記の熱伝導率および熱膨張係数を満たし、可塑性を有する。基板１０のＸ方向における寸法は、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、Ｙ方向における寸法は、例えば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は、例えば１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり得る。
【0029】
＜レーザ光源２０＞
レーザ光源２０は、図１Ｃに示すように、基板１０の凹部１３の底面１５に配置される。また、レーザ光源２０は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、サブマウント２１と、端面出射型の半導体レーザ素子２２と、レンズ支持部材２３と、速軸コリメートレンズ２４とを備える。レーザ光源２０の構成要素を発光装置１００の構成要素として扱ってもよい。図５Ａは、レーザ光源２０の分解斜視図である。図５Ｂは、レーザ光源２０の、ＹＺ平面に対して平行な断面図である。以下に、レーザ光源２０の各構成要素を説明する。
レーザ光源２０は、図１Ｃに示すように、基板１０の凹部１３の底面１５に配置される。また、レーザ光源２０は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、サブマウント２１と、端面出射型の半導体レーザ素子２２と、レンズ支持部材２３と、速軸コリメートレンズ２４とを備える。レーザ光源２０の構成要素を発光装置１００の構成要素として扱ってもよい。図５Ａは、レーザ光源２０の分解斜視図である。図５Ｂは、レーザ光源２０の、ＹＺ平面に対して平行な断面図である。以下に、レーザ光源２０の各構成要素を説明する。
【0030】
＜サブマウント２１＞
サブマウント２１は、図５Ａに示すように、ＸＺ平面に対して平行である上面２１ｓ１および下面２１ｓ２を有する。上面２１ｓ１および下面２１ｓ２の各々には金属膜が設けられている。上面２１ｓ１に設けられた金属膜は、半導体レーザ素子２２およびレンズ支持部材２３をサブマウント２１に接合部材を介して接合する際に、接合強度を向上させる。上面２１ｓ１に設けられた金属膜は、さらに、半導体レーザ素子２２に電力を供給することに用いてもよい。下面２１ｓ２に設けられた金属膜は、図１Ｃに示す基板１０およびレーザ光源２０を、接合部材を介して接合する際に、接合強度を向上させる。上面２１ｓ１および下面２１ｓ２の各々に設けられた金属膜は、駆動時に半導体レーザ素子２２で発せられる熱を、サブマウント２１を介して基板１０に伝えることにも役立つ。
サブマウント２１は、図５Ａに示すように、ＸＺ平面に対して平行である上面２１ｓ１および下面２１ｓ２を有する。上面２１ｓ１および下面２１ｓ２の各々には金属膜が設けられている。上面２１ｓ１に設けられた金属膜は、半導体レーザ素子２２およびレンズ支持部材２３をサブマウント２１に接合部材を介して接合する際に、接合強度を向上させる。上面２１ｓ１に設けられた金属膜は、さらに、半導体レーザ素子２２に電力を供給することに用いてもよい。下面２１ｓ２に設けられた金属膜は、図１Ｃに示す基板１０およびレーザ光源２０を、接合部材を介して接合する際に、接合強度を向上させる。上面２１ｓ１および下面２１ｓ２の各々に設けられた金属膜は、駆動時に半導体レーザ素子２２で発せられる熱を、サブマウント２１を介して基板１０に伝えることにも役立つ。
【0031】
サブマウント２１は、例えば、図１Ｃに示す枠体４０と同様に、前述のセラミックスから形成され得る。サブマウント２１は、例えば、図１Ｃに示す基板１０と同様に、前述の金属材料から形成され得る。サブマウント２１の一部または全体は、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＣ、アルミナ、ＣｕＷ、Ｃｕ、Ｃｕ／ＡｌＮ／Ｃｕの積層構造、および金属マトリクス複合材料（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｃｓ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ：ＭＭＣ）からなる群から選択される少なくとも１つから形成され得る。ＭＭＣは、例えば、Ｃｕ、ＡｇまたはＡｌからなる群から選択される少なくとも１つとダイヤモンドを含む。あるいは、サブマウント２１の一部または全体は、他の一般的な材料から形成されていてもよい。
【0032】
サブマウント２１の熱伝導率は、例えば１０［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上８００［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下であり得る。そのような熱伝導率を有するサブマウント２１により、駆動中に半導体レーザ素子２２から発せられた熱を効率的に基板１０に伝えることができる。サブマウント２１の熱膨張率は、例えば２×１０－６［１／Ｋ］以上２×１０－５［１／Ｋ］以下であり得る。そのような熱膨張率を有するサブマウント２１により、サブマウント２１に半導体レーザ素子２２を、接合部材を介して接合する場合、当該接合部材に加えられた熱によってサブマウント２１が変形する可能性を低減できる。
【0033】
サブマウント２１は凹部１３の底面１５に配置される。
また、凹部１３の外縁は、図１Ｅに示すように、上面視で枠体４０の内側にある。したがって、サブマウント２１および基板１０を接合部材で接合する場合、接合部材が加熱によって溶融した後冷却して固まる過程で、溶融した接合部材が枠体４０まで流出する可能性を低減することができる。接合部材は、例えば、ＡｕＳｎ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇ、およびＳｎＡｇＣｕからなる群から選択される少なくとも１つのはんだ材であり得る。
また、凹部１３の外縁は、図１Ｅに示すように、上面視で枠体４０の内側にある。したがって、サブマウント２１および基板１０を接合部材で接合する場合、接合部材が加熱によって溶融した後冷却して固まる過程で、溶融した接合部材が枠体４０まで流出する可能性を低減することができる。接合部材は、例えば、ＡｕＳｎ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇ、およびＳｎＡｇＣｕからなる群から選択される少なくとも１つのはんだ材であり得る。
【0034】
また、押圧によって凹部１３を設ける場合、図１Ｇに示すように、凹部１３の周囲に隆起部１６が生じ得る。隆起部１６が生じた場合でも、基板１０および枠体４０の接合強度に悪影響を及ぼすことはない。更に、隆起部１６によって、溶融した接合部材が枠体４０まで流出する可能性を低減することができる。
【0035】
なお、サブマウント２１および基板１０を焼結材で接合してもよい。焼結では、金属の粒子または金属の粉末を当該金属の融点よりも低い温度で加熱して焼き固めることにより、部材同士が接合される。焼結材は、例えば金属ペーストであり得る。金属ペーストは、有機バインダとその中に分散される複数の金属粒子とを有する。複数の金属粒子は、例えば、Ａｇ粒子、Ｃｕ粒子、Ａｕ粒子、およびその他の貴金属粒子からなる群から選択される少なくとも１種類の金属粒子を含む。金属ペーストは柔軟性を有するので、金属ペースト中の複数の金属粒子を加熱によって焼結してサブマウント２１および基板１０を接合する際に、サブマウント２１の位置を微調整することができる。
【0036】
＜半導体レーザ素子２２＞
半導体レーザ素子２２は、図５Ａに示すように、サブマウント２１の上面２１ｓ１によって支持されている。すなわち、半導体レーザ素子２２は、サブマウント２１を介して、凹部１３の底面１５に配置される。
半導体レーザ素子２２は、図５Ａに示すように、サブマウント２１の上面２１ｓ１によって支持されている。すなわち、半導体レーザ素子２２は、サブマウント２１を介して、凹部１３の底面１５に配置される。
【0037】
半導体レーザ素子２２は、上面視で矩形形状である。当該矩形形状は長辺および短辺を有する。半導体レーザ素子２２の長辺の長さは、例えば１０００μｍ以上１００００μｍ以下であり得る。半導体レーザ素子２２は、例えば、１０Ｗ以上の高出力のレーザ光を出射することができる。半導体レーザ素子２２は駆動時に多くの熱を発する。発せられる熱は、半導体レーザ素子２２が長くなると多くなる。図１Ｃに示すように、発光装置１００を小型化する観点から、スペースの無駄が生じないよう基板１０の長辺と半導体レーザ素子２２の長辺とが互いに平行になるように、レーザ光源２０は凹部１３の底面１５に配置される。その場合、底面１５が平面状であることから、サブマウント２１の下面は底面１５に均一に接触するので、駆動時に、長く延びた半導体レーザ素子２２から発せられた熱を、サブマウント２１を介して基板１０に効果的に伝えることができる。このことは、発光装置１００の放熱性の向上に役立つ。
【0038】
半導体レーザ素子２２は、ミラー部材３０の反射面３２に向けてレーザ光Ｌを出射するように配置される。半導体レーザ素子２２の出射面が、Ｘ方向を長手方向とするＸＹ平面に対して平行な平面である場合、半導体レーザ素子２２から＋Ｚ方向に出射されたレーザ光Ｌは、ＹＺ平面において相対的に速く広がり、ＸＺ平面において相対的に遅く広がる。レーザ光Ｌの速軸方向はＹ方向に対して平行であり、遅軸方向はＸ方向に対して平行である。
【0039】
半導体レーザ素子２２はサブマウント２１によって底上げされるので、進行しながら広がるレーザ光Ｌをすべてミラー部材３０の反射面３２に入射させることができる。進行しながら広がるレーザ光Ｌは、反射面３２で反射され、カバー５０を透過する。
【0040】
基板１０の上面１２から凹部１３の底面１５までのＹ方向における距離は、半導体レーザ素子２２の上面から凹部１３の底面１５までのＹ方向における距離よりも短い。基板１０の上面１２から凹部１３の底面１５までのＹ方向における距離は、半導体レーザ素子２２の上面から半導体レーザ素子２２の下面までのＹ方向における距離よりも短い。そのような距離の関係により、基板１０の上面１２に凹部１３を設けても、凹部１３を設けるために基板１０の大きさを大幅に変更する必要がない。すなわち、発光装置１００を大型化することなく、凹部１３を設け、発光装置１００の放熱性を向上することができる。
【0041】
ここで、基板１０の上面１２から凹部１３の底面１５までのＹ方向における距離は、基板１１の上面１２のうち、最も上方に位置する箇所から、凹部１３の底面１５のうち、最も下方に位置する箇所までのＹ方向における距離を意味する。半導体レーザ素子２２の上面から凹部１３の底面１５までのＹ方向における距離は、半導体レーザ素子２２の上面から、凹部１３の底面１５のうち、最も下方に位置する箇所までのＹ方向における距離を意味する。
【0042】
半導体レーザ素子２２はＺ方向に交差する２つの端面の一方に出射面２２ｅを有し、出射面２２ｅからレーザ光を＋Ｚ方向に出射する。レーザ光は、＋Ｚ方向に進行するにつれてＹＺ平面およびＸＺ平面において異なる速さで広がる。レーザ光は、ＹＺ平面において相対的に速く広がり、ＸＺ平面において相対的に遅く広がる。レーザ光のスポットは、コリメートしない場合、ファーフィールドで、ＸＹ平面においてＹ方向が長軸でありＸ方向が短軸である楕円形状である。
【0043】
レーザ光のうち、その進行方向に対して垂直な任意の面において、強度がピーク強度の１／ｅ２以上である部分を主要部分とする。ｅは自然対数の底である。本明細書において、レーザ光の広がりは、レーザ光の主要部分の広がりを意味する。
【0044】
半導体レーザ素子２２は、可視領域における紫色、青色、緑色もしくは赤色のレーザ光、または不可視領域における赤外もしくは紫外のレーザ光を出射し得る。紫色光の発光ピーク波長は、４００ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、４００ｎｍ以上４１５ｎｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。青色光の発光ピーク波長は、４２０ｎｍより大きく４９５ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、４４０ｎｍ以上４７５ｎｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。緑色光の発光ピーク波長は、４９５ｎｍより大きく５７０ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、５１０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。赤色光の発光ピーク波長は、６０５ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましく、６１０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲内にあることがより好ましい。
【0045】
紫色、青色および緑色のレーザ光を出射する半導体レーザ素子２２としては、窒化物半導体材料を含むレーザダイオードが挙げられる。窒化物半導体材料としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、およびＡｌＧａＮを用いることができる。赤色のレーザ光を出射する半導体レーザ素子２２としては、例えば、ＩｎＡｌＧａＰ系、ＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓ系、およびＡｌＧａＡｓ系の半導体材料を含むレーザダイオードが挙げられる。
【0046】
なお、端面出射型の半導体レーザ素子２２の代わりに、ＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）素子のような面発光型の半導体レーザ素子を用いてもよい。面発光型の半導体レーザ素子は、当該半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が＋Ｚ方向に進行するように配置される。あるいは、面発光型の半導体レーザ素子を、当該半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が＋Ｙ方向に進行するように配置してもよい。その場合、後述するミラー部材３０を設ける必要はない。
【0047】
＜レンズ支持部材２３＞
レンズ支持部材２３は、図５Ａに示すように、サブマウント２１の上面２１ｓ１によって支持されている。レンズ支持部材２３は、サブマウント２１の前面または側面によって支持されるように、サブマウント２１に配置されてもよい。レンズ支持部材２３は、２つの柱状部分２３ａと、２つの柱状部分２３ａの間に位置し、２つの柱状部分２３ａを連結する連結部分２３ｂとを有する。２つの柱状部分２３ａは半導体レーザ素子２２の両側に位置し、連結部分２３ｂは半導体レーザ素子２２の出射面２２ｅ側の上方に位置する。レンズ支持部材２３は、２つの柱状部分２３ａの端面２３ａｓによって速軸コリメートレンズ２４を支持する。レンズ支持部材２３は、半導体レーザ素子２２を跨ぐように位置し、半導体レーザ素子２２から出射されたレーザ光が速軸コリメートレンズ２４に入射することを妨げない。
レンズ支持部材２３は、図５Ａに示すように、サブマウント２１の上面２１ｓ１によって支持されている。レンズ支持部材２３は、サブマウント２１の前面または側面によって支持されるように、サブマウント２１に配置されてもよい。レンズ支持部材２３は、２つの柱状部分２３ａと、２つの柱状部分２３ａの間に位置し、２つの柱状部分２３ａを連結する連結部分２３ｂとを有する。２つの柱状部分２３ａは半導体レーザ素子２２の両側に位置し、連結部分２３ｂは半導体レーザ素子２２の出射面２２ｅ側の上方に位置する。レンズ支持部材２３は、２つの柱状部分２３ａの端面２３ａｓによって速軸コリメートレンズ２４を支持する。レンズ支持部材２３は、半導体レーザ素子２２を跨ぐように位置し、半導体レーザ素子２２から出射されたレーザ光が速軸コリメートレンズ２４に入射することを妨げない。
【0048】
レンズ支持部材２３は、例えば、図１Ｃに示す枠体４０と同様に、前述のセラミックスから形成され得る。レンズ支持部材２３は、例えば、図１Ｃに示すカバー５０と同様に、前述の透光性材料から形成され得る。レンズ支持部材２３は、例えば、コバールおよびＣｕＷからなる群から選択される少なくとも１つの合金から形成され得る。レンズ支持部材２３は、例えばＳｉから形成され得る。
【0049】
半導体レーザ素子２２およびレンズ支持部材２３はサブマウント２１に配置されるので、半導体レーザ素子２２および速軸コリメートレンズ２４の相対的な位置関係は、レーザ光源２０をどこに配置するかに関係なく固定される。したがって、当該位置関係にずれは生じない。
【0050】
＜速軸コリメートレンズ２４＞
速軸コリメートレンズ２４は、図５Ａに示すように、例えば、Ｘ方向に一様な断面形状のシリンドリカルレンズであり得る。速軸コリメートレンズ２４は、光入射側に平面を有し、光出射側に凸曲面を有する。当該凸曲面は、ＹＺ平面において曲率を有する。速軸コリメートレンズ２４の焦点は、半導体レーザ素子２２の出射面２２ｅ内の発光点の中心にほぼ一致する。図５Ｂに示すように、速軸コリメートレンズ２４は、半導体レーザ素子２２の出射面２２ｅから＋Ｚ方向に出射されたレーザ光をＹＺ平面において速軸方向にコリメートする。本明細書において、「コリメートする」とは、レーザ光Ｌを平行光にすることだけではなく、レーザ光Ｌの広がり角を低減することも意味する。図５Ｂに示す破線によって囲まれた領域は、レーザ光の強度がそのピーク強度の１／ｅ２倍以上である領域を表す。速軸コリメートレンズ２４は、例えば、ガラス、シリコン、石英、合成石英、サファイア、および透明セラミックスからなる群から選択される少なくとも１つの透光性材料から形成され得る。
速軸コリメートレンズ２４は、図５Ａに示すように、例えば、Ｘ方向に一様な断面形状のシリンドリカルレンズであり得る。速軸コリメートレンズ２４は、光入射側に平面を有し、光出射側に凸曲面を有する。当該凸曲面は、ＹＺ平面において曲率を有する。速軸コリメートレンズ２４の焦点は、半導体レーザ素子２２の出射面２２ｅ内の発光点の中心にほぼ一致する。図５Ｂに示すように、速軸コリメートレンズ２４は、半導体レーザ素子２２の出射面２２ｅから＋Ｚ方向に出射されたレーザ光をＹＺ平面において速軸方向にコリメートする。本明細書において、「コリメートする」とは、レーザ光Ｌを平行光にすることだけではなく、レーザ光Ｌの広がり角を低減することも意味する。図５Ｂに示す破線によって囲まれた領域は、レーザ光の強度がそのピーク強度の１／ｅ２倍以上である領域を表す。速軸コリメートレンズ２４は、例えば、ガラス、シリコン、石英、合成石英、サファイア、および透明セラミックスからなる群から選択される少なくとも１つの透光性材料から形成され得る。
【0051】
速軸コリメートレンズ２４は、図１Ｆに示すように、基板１０の上面１２とカバー５０の下面５４との間に位置し、かつレーザ光Ｌの光路上に位置する。速軸コリメートレンズ２４は、基板１０、枠体４０、およびカバー５０によって形成される封止空間の内部に配置されるので、レーザ光Ｌが大きく広がる前にレーザ光Ｌをコリメートすることができる。したがって、速軸コリメートレンズ２４を小型にすることが可能になる。
【0052】
なお、速軸コリメートレンズ２４の代わりに、半導体レーザ素子２２から出射されたレーザ光Ｌを、ＹＺ平面だけでなくＸＺ平面においてもコリメートするコリメートレンズを用いてもよい。あるいは、速軸コリメートレンズ２４の代わりに、半導体レーザ素子２２から出射されたレーザ光Ｌを集束する集光レンズを用いてもよい。
【0053】
上記のことから、平面状の底面１５に配置されたレーザ光源２０は、図１Ｆに示すように、レーザ光Ｌを、底面１５に対して平行な＋Ｚ方向に出射する。レーザ光源２０から出射されたレーザ光Ｌの進行方向が、厳密に＋Ｚ方向に対して平行でなくても、レーザ光源２０から出射されたレーザ光Ｌの進行方向と、＋Ｚ方向とがなす角度の絶対値が０．５°以下であれば許容される。レーザ光源２０から出射されたレーザ光Ｌは、ＹＺ平面においてコリメートされているが、ＸＺ平面においてコリメートされていない。 レーザ光源２０に含まれる半導体レーザ素子２２は、図１Ｆに示すように、基板１０、枠体４０、およびカバー５０によって封止されている。この封止は気密封止であることが好ましい。気密封止による効果は、半導体レーザ素子２２から出射されたレーザ光Ｌの波長が短くなるほど高くなる。気密封止されず、半導体レーザ素子２２の出射面が外気に接している構成では、レーザ光Ｌの波長が短くなるほど、集塵によって動作中に出射面の劣化が進行していく可能性が高くなるからである。すなわち、半導体レーザ素子２２を気密封止することにより、半導体レーザ素子２２の出射面を集塵から保護することができる。図１Ｃに示すように、発光装置１００を小型化する観点から、スペースの無駄が生じないよう基板１０の長辺と半導体レーザ素子２２の長辺とが互いに平行になるように、レーザ光源２０は凹部１３の底面１５に配置される。発光装置１００を小型化することにより、気密封止が容易になる。
【0054】
＜ミラー部材３０＞
ミラー部材３０は、図１Ｃに示すように、基板１０の凹部１３の底面１５に配置される。また、ミラー部材３０とレーザ光源２０とは、基板１０の長辺方向に並んで配置される。ミラー部材３０は、Ｘ方向に一様な断面形状を有する。当該断面形状は概略的に三角形である。ミラー部材３０は、下面と、背面と、下面および背面を繋ぐ斜面とを有する。下面はＸＺ平面に対して平行であり、背面はＸＹ平面に対して平行である。当該斜面の法線方向は、ＹＺ平面に対して平行な方向であって、＋Ｙ方向と鋭角をなし、かつ－Ｚ方向と鋭角をなす方向である。ミラー部材３０の下面と斜面とがなす角度は４５°であるが、この角度に限定されず例えば３０°以上６０°以下であってもよい。
ミラー部材３０は、図１Ｃに示すように、基板１０の凹部１３の底面１５に配置される。また、ミラー部材３０とレーザ光源２０とは、基板１０の長辺方向に並んで配置される。ミラー部材３０は、Ｘ方向に一様な断面形状を有する。当該断面形状は概略的に三角形である。ミラー部材３０は、下面と、背面と、下面および背面を繋ぐ斜面とを有する。下面はＸＺ平面に対して平行であり、背面はＸＹ平面に対して平行である。当該斜面の法線方向は、ＹＺ平面に対して平行な方向であって、＋Ｙ方向と鋭角をなし、かつ－Ｚ方向と鋭角をなす方向である。ミラー部材３０の下面と斜面とがなす角度は４５°であるが、この角度に限定されず例えば３０°以上６０°以下であってもよい。
【0055】
ミラー部材３０は、平面状の反射面３２を有する。反射面３２は基板１０の上面１２に対して傾斜し、斜め上方を向く。本明細書において、斜め上方とは、＋Ｙ方向と３０°以上６０°以下の角度をなす方向を意味する。反射面３２がレーザ光源２０から出射されたレーザ光Ｌを受けることができ、かつ、反射面３２の法線方向が＋Ｙ方向と３０°以上６０°以下の角度をなす方向であれば、反射面３２の法線方向は、ＹＺ平面に対して平行であってもよいし、平行でなくてもよい。
【0056】
平面状の底面１５に配置されたミラー部材３０の反射面３２は、図１Ｆに示すように、レーザ光源２０から出射されたレーザ光Ｌを反射してレーザ光Ｌの進行方向を、基板１０の上面１２から離れる方向に変化させる。図１Ｆに示す例において、基板１０の上面１２から離れる方向は、凹部１３の底面１５に対して垂直な＋Ｙ方向である。反射面３２で反射されたレーザ光Ｌの進行方向が、厳密に＋Ｙ方向に対して平行でなくても、反射面３２で反射されたレーザ光Ｌの進行方向と、＋Ｙ方向とがなす角度の絶対値が０．５°以下であれば許容される。
【0057】
本実施形態による発光装置１００とは異なり、図１Ｆに示す例において、基部６０を前述の基部本体に置き換える場合、基部本体における基板の上面には凹部１３が設けられないことから、当該基板反りは緩和されない。上に凸に沿った基板の上面にレーザ光源２０およびミラー部材３０を配置する場合、レーザ光源２０と、ミラー部材３０との相対的な位置関係がずれる。そのことが原因で、レーザ光源２０から出射されたレーザ光Ｌの進行方向は＋Ｚ方向からずれ、レーザ光源２０から出射され、ミラー部材３０の反射面３２で反射されたレーザ光Ｌの進行方向は＋Ｙ方向からずれる。その結果、発光装置の外部に出射されたレーザ光Ｌの進行方向は、設計上の進行方向である＋Ｙ方向からずれてしまう。
【0058】
これに対して、本実施形態による発光装置１００では、凹部１３の平面状の底面１５にレーザ光源２０およびミラー部材３０を配置することにより、レーザ光源２０と、ミラー部材３０との相対的な位置関係のずれが低減される。したがって、レーザ光源２０から出射されたレーザ光Ｌの進行方向と＋Ｚ方向とのずれは低減され、レーザ光源２０から出射され、ミラー部材３０の反射面３２で反射されたレーザ光Ｌの進行方向と＋Ｙ方向とのずれは低減される。その結果、発光装置１００の外部に出射されたレーザ光Ｌの進行方向と、設計上の進行方向である＋Ｙ方向とのずれを低減することが可能になる。なお、設計上の進行方向は＋Ｙ方向に限られず、任意の方向である。
【0059】
ミラー部材３０は、例えば、斜面を有する台と、斜面に設けられた反射面とを備える。台は、例えば、ガラス、石英、合成石英、サファイア、セラミックス、シリコン、金属、および誘電体材料からなる群から選択される少なくとも１つから形成され得る。反射面は、例えば、誘電体多層膜および金属材料などの反射性材料から形成され得る。当該反射面が反射面３２に相当する。
【0060】
あるいは、ミラー部材３０は、例えば、斜面を有する台を備え、当該台が上記の反射性材料から形成されていてもよい。この場合、当該台の斜面が反射面３２に相当する。
【0061】
＜枠体４０＞
枠体４０は、図１Ｂに示すように基板１０の上面１２の周囲に位置し、図１Ａに示すようにカバー５０を支持する。枠体４０は、図１Ｂに示すように、上面視でレーザ光源２０およびミラー部材３０を囲む。枠体４０は、図１Ｃに示すように、内側面から内側に突出した突出部４３を有する。図１Ｅに示す例において、突出部４３は、サブマウント２１の両側面および背面に向けて突出している。突出部４３は、さらに、サブマウント２１の正面に向けて突出していてもよい。また、突出部４３は、両側面にのみ突出していてもよい。サブマウント２１の正面は、半導体レーザ素子２２の出射面と同じ側に位置し、サブマウント２１の背面は、半導体レーザ素子２２の出射面とは反対側に位置する。サブマウント２１の両側面は、サブマウント２１の正面および背面を繋ぐ。
枠体４０は、図１Ｂに示すように基板１０の上面１２の周囲に位置し、図１Ａに示すようにカバー５０を支持する。枠体４０は、図１Ｂに示すように、上面視でレーザ光源２０およびミラー部材３０を囲む。枠体４０は、図１Ｃに示すように、内側面から内側に突出した突出部４３を有する。図１Ｅに示す例において、突出部４３は、サブマウント２１の両側面および背面に向けて突出している。突出部４３は、さらに、サブマウント２１の正面に向けて突出していてもよい。また、突出部４３は、両側面にのみ突出していてもよい。サブマウント２１の正面は、半導体レーザ素子２２の出射面と同じ側に位置し、サブマウント２１の背面は、半導体レーザ素子２２の出射面とは反対側に位置する。サブマウント２１の両側面は、サブマウント２１の正面および背面を繋ぐ。
【0062】
枠体４０は、図１Ｃに示すように、第１上面４２ａと、第２上面４２ｂとを有する。第２上面４２ｂは突出部４３の上面であり、第１上面４２ａよりも下方に位置し、上面視で第１上面４２ａによって囲まれる。図１Ｅに示す例において、第２上面４２ｂは概略的にＵ字形状である。
【0063】
第１上面４２ａには、第１接合領域４６ａ、および第１接合領域４６ａを囲む外側領域４７が設けられている。第１接合領域４６ａおよび外側領域４７は概略的に矩形環状の形状である。第１接合領域４６ａは、カバー５０および枠体４０を、はんだ材のような接合部材を介して接合する際に、接合強度を向上させる。外側領域４７は、カバー５０を接合する接合部材が外側領域４７を越えて流れ出る可能性を低減する。第１接合領域４６ａおよび外側領域４７は、図１Ｅに示すように、上面視で、レーザ光源２０およびミラー部材３０を囲む。第１上面４２ａには、さらに、第１接合領域４６ａおよび外側領域４７よりも－Ｚ方向において、互いに電気的に絶縁された第１導電領域４８ａおよび第２導電領域４８ｂが設けられている。
【0064】
第２上面４２ｂには、互いに電気的に絶縁された第３導電領域４８ｃおよび第４導電領域４８ｄが設けられている。第３導電領域４８ｃは、内部配線を介して第１導電領域４８ａに電気的に接続されている。第４導電領域４８ｄは、内部配線を介して第２導電領域４８ｂに電気的に接続されている。図１Ｅに示すように、上面視で、レーザ光源２０およびミラー部材３０は、第３導電領域４８ｃのＺ方向に延びる部分と、第４導電領域４８ｄのＺ方向に延びる部分との間に位置する。第３導電領域４８ｃは、サブマウント２１の上面および一部のワイヤ４１を介して、半導体レーザ素子２２に電気的に接続されている。第４導電領域４８ｄは、残りのワイヤ４１を介して、半導体レーザ素子２２に電気的に接続されている。したがって、第１導電領域４８ａと第２導電領域４８ｂとの間に電圧を印加することにより、レーザ光源２０に給電することができる。
【0065】
枠体４０は、さらに、図１Ｄに示すように、第１下面４４ａと、第２下面４４ｂとを有する。第２下面４４ｂは突出部４３の下面を部分的に有し、第１下面４４ａよりも上方に位置し、－Ｙ方向から見る下面視で第１下面４４ａによって囲まれる。第２下面４４ｂは概略的に矩形環状の形状である。図１Ｃに示す基板１０の一部または全部は、第１下面４４ａと第２下面４４ｂとの段差によって囲まれた空間に収容される。枠体４０を透過して見たとき、第２下面４４ｂの外周は、上面視で、基板１０の上面１２の外周を囲み、第２下面４４ｂの内周は、上面視で、基板１０の上面１２の外周によって囲まれる。
【0066】
枠体４０は、図１Ｄに示すように、第１上面４２ａから第１下面４４ａに貫通する開口部４５を有する。開口部４５は、内側面の下面側に、段に相当する第２下面４４ｂを有する。第２下面４４ｂの全体には、第２接合領域４６ｂが設けられている。基板１０の上面１２の周縁領域は、段に設けられた第２接合領域４６ｂに、ろう材のような無機接合部材を介し接合される。ろう材としては、例えば、銀ろうが挙げられる。第２接合領域４６ｂは、基板１０および枠体４０を、無機接合部材を介して接合する際に、接合強度を向上させる。ろう材の融点は、はんだ材の融点よりも高い。したがって、ろう材を加熱して基板１０および枠体４０を接合し、次に、はんだ材を加熱して基板１０およびレーザ光源２０を接合する場合、はんだ材に加えられる熱が原因で基板１０および枠体４０の接合が外れる可能性を低減できる。なお、無機接合部材として、例えば、ＡｕＳｎ、Ａｕペースト、Ａｇペーストを用いてもよい。
【0067】
図１Ｄに示す例において、第２下面４４ｂの全体に第２接合領域４６ｂが設けられているが、この例に限られない。第２下面４４ｂの一部に第２接合領域４６ｂが設けられていてもよい。
【0068】
枠体４０の第１下面４４ａは、図１Ｆに示すように、基板１０の下面１４よりも高い位置にある。言い換えれば、基板１０の上面１２から基板１０の下面１４までのＹ方向における距離は、基板１０の上面１２から枠体４０の第１下面４４ａまでのＹ方向における距離よりも長い。ここで、基板１０の上面１２から基板１０の下面１４までのＹ方向における距離は、基板１０の上面１２のうち、最も上方に位置する箇所から、基板１０の下面１４のうち、最も下方に位置する箇所までのＹ方向における距離を意味する。基板１０の上面１２から枠体４０の第１下面４４ａまでのＹ方向における距離は、基板１０の上面１２のうち、最も上方に位置する箇所から、枠体４０の第１下面４４ａのうち、最も下方に位置する箇所までのＹ方向における距離を意味する。
【0069】
発光装置１００を平面状の配置面に配置する場合、基板１０の下面１４は当該配置面によって支持される。基板１０の下面１４は、当該配置面に、例えば、はんだ材のような接合部材を介して接合される。基板１０の下面１４が平面状である場合、下面１４の全体が接合部材を介して配置面に均一に接触するので、駆動時に半導体レーザ素子２２から発せられる熱を、基板１０を介して配置面に効果的に伝えることができる。このことは、発光装置１００の放熱性の向上に役立つ。下面１４の全体が接合部材を介して配置面に均一に接触するので、発光装置１００を安定に配置することもできる。さらに、発光装置１００を平面状の配置面に配置する場合、凹部１３の底面１５は基板１０の下面１４に対して平行であるので、発光装置１００の外部に出射されたレーザ光Ｌの進行方向と、設計上の進行方向である＋Ｙ方向とのずれをより効果的に低減することができる。
【0070】
なお、枠体４０の第１下面４４ａは、基板１０の下面１４と同一平面に位置してもよい。言い換えれば、基板１０の上面１２から基板１０の下面１４までのＹ方向における距離は、基板１０の上面１２から枠体４０の第１下面４４ａまでのＹ方向における距離と同じであってもよい。あるいは、無機接合部材を介して基板１０を配置面に接合する際に妨げにならないのであれば、枠体４０の第１下面４４ａは、基板１０の下面１４よりも低い位置にあってもよい。言い換えれば、基板１０の上面１２から基板１０の下面１４までのＹ方向における距離は、基板１０の上面１２から枠体４０の第１下面４４ａまでのＹ方向における距離よりも短くてもよい。枠体４０の第１下面４４ａが、基板１０の下面１４よりも低い位置にある場合は、基板１０の下面１４のみが配置面に接触していることが好ましい。当該配置面は、上面視で、基板１０の下面１４に重なる一方、枠体４０の第１下面４４ａには重ならない。
【0071】
枠体４０の第１下面４４ａが、基板１０の下面１４よりも低い位置にある場合でも基板１０の下面１４が配置面に接触していることから、駆動時に半導体レーザ素子２２から発せられる熱を、基板１０を介して配置面に効果的に伝えることができる。このことは、発光装置１００の放熱性の向上に役立つ。さらに、枠体４０の第１下面４４ａが、基板１０の下面１４よりも低い位置にある場合でも基板１０の下面１４のみが配置面に接触していることから、凹部１３の底面１５は当該配置面に対して平行になる。したがって、基板１０の押圧によってレーザ光Ｌの進行方向のずれを低減するという効果を十分に発揮できる。
【0072】
枠体４０は、例えば、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、およびアルミナからなる群から選択されるセラミックスから形成され得る。枠体４０の熱膨張係数は、例えば、２×１０－６［１／Ｋ］以上１５×１０－６［１／Ｋ］以下であり得る。枠体４０のＸ方向における寸法は、例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、Ｙ方向における最大の寸法は、例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は、例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり得る。
【0073】
第１接合領域４６ａ、第２接合領域４６ｂ、外側領域４７、および導電領域４８ａ～４８ｄ、は、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、およびＰｄからなる群から選択される少なくとも１つの金属材料から形成され得る。第１接合領域４６ａ、外側領域４７、および導電領域４８ａ～４８ｄは、例えば、第１上面４２ａ、第２上面４２ｂの全体に金属膜を設け、当該金属膜をエッチングによってパターニングすることにより、形成され得る。
【0074】
＜カバー５０＞
カバー５０は、図１Ｃに示す枠体４０の第１上面４２ａによって支持される。カバー５０は、図１Ｂに示すように、上面５２と、下面５４とを有する。カバー５０の下面５４は基板１０の上面１２に対向し、カバー５０の上面５２はカバー５０の下面５４の反対側に位置する。カバー５０の下面５４は基板１０の上面１２に対向するので、「対向面」と称してもよい。カバー５０は、レーザ光源２０、より具体的には半導体レーザ素子２２の上方に位置する。カバー５０は、さらに、ミラー部材３０の上方に位置する。
カバー５０は、図１Ｃに示す枠体４０の第１上面４２ａによって支持される。カバー５０は、図１Ｂに示すように、上面５２と、下面５４とを有する。カバー５０の下面５４は基板１０の上面１２に対向し、カバー５０の上面５２はカバー５０の下面５４の反対側に位置する。カバー５０の下面５４は基板１０の上面１２に対向するので、「対向面」と称してもよい。カバー５０は、レーザ光源２０、より具体的には半導体レーザ素子２２の上方に位置する。カバー５０は、さらに、ミラー部材３０の上方に位置する。
【0075】
カバー５０は、反射面３２で反射されたレーザ光Ｌを透過させる。より具体的には、カバー５０は、図１Ｃに示すように透光部分５６を有し、透光部分５６は、反射面３２で反射されたレーザ光Ｌを透過させる。
【0076】
カバー５０は、レーザ光Ｌが透過する透光領域を除く箇所に遮光膜５８を有していてもよい。図１Ｃに示す例においては、カバー５０は、下面５４のうち、レーザ光Ｌが透過する透光領域の少なくとも周囲に遮光膜５８を有する。当該透光領域は透光部分５６の下面に相当する。図１Ｃに示す例において、透光領域は矩形であるが、この形状に限定されない。透光領域の形状は、例えば、円形であってもよいし、楕円形であってもよい。なお、遮光膜５８は、カバー５０の上面５２に設けられていてもよい。
【0077】
遮光膜５８は、発光装置１００の内部で生じるレーザ光Ｌ以外の迷光が発光装置１００の外部に漏れる可能性を低減する。遮光膜５８は、さらに、発光装置１００の外部に出射されたレーザ光Ｌの戻り光がレーザ光源２０に到達する可能性を低減する。戻り光による照射を低減できれば、レーザ光源２０は損傷しにくくなる。
【0078】
図１Ｃに示す例において、遮光膜５８は、下面５４のうち、透光部分５６の下面以外の領域の全体に設けられている。そのように設けられた遮光膜５８は、上記の迷光が発光装置１００の外部に漏れる可能性、および上記の戻り光がレーザ光源２０に到達する可能性をさらに低減する。
【0079】
カバー５０のうち、レーザ光Ｌを透過させる透光部分５６は、レーザ光Ｌに対して、例えば６０％以上の透過率を有し、好ましくは８０％以上の透過率を有し得る。カバー５０のうち、残りの部分はそのような透光性を有してもよいし、有していなくてもよい。
【0080】
カバー５０は、例えば、ガラス、シリコン、石英、合成石英、サファイア、および透明セラミックスからなる群から選択される少なくとも１つの透光性材料から形成され得る。カバー５０のＸ方向における寸法は、例えば３ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、Ｙ方向における寸法は、例えば０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、Ｚ方向における寸法は、例えば１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり得る。
【0081】
遮光膜５８は、例えば、第１接合領域４６ａ、第２接合領域４６ｂ、外側領域４７、および導電領域４８ａ～４８ｄと同様に、前述の金属材料から形成され得る。遮光膜５８は、第１接合領域４６ａ、第２接合領域４６ｂ、外側領域４７、および導電領域４８ａ～４８ｄと同様に、例えば、カバー５０の下面５４の全体に金属膜を設け、当該金属膜をエッチングによってパターニングすることにより、形成され得る。
【0082】
遮光膜５８の周縁領域は、枠体４０の第１上面４２ａに設けられた第１接合領域４６ａに、はんだ材のような接合部材を介して接合される。遮光膜５８が上記の金属材料から形成される場合、遮光膜５８は、カバー５０および枠体４０を、接合部材を介して接合する際に、接合強度を向上させる。
【0083】
なお、図１Ａから図１Ｃに示す例において、カバー５０は平板形状であるが、この形状に限定されない。発光装置１００において、カバー５０は下部が開放された箱形状であってもよい。そのような形状の場合、枠体４０およびカバー５０は、カバー５０の下面を枠体４０の第１上面４２ａによって支持するように接合される。
【0084】
以上のことから、本実施形態による発光装置１００では、発光装置１００を小型化する観点から、スペースの無駄が生じないよう半導体レーザ素子２２の長辺と基板１０の長辺とが互いに平行になるように、レーザ光源２０は凹部１３の底面１５に配置される。その場合、底面１５が平面状であることから、サブマウント２１の下面は底面１５に均一に接触するので、駆動時に、長く延びた半導体レーザ素子２２から発せられる熱を、サブマウント２１を介して基板１０に効果的に伝えることができる。このことは、発光装置１００の放熱性の向上に役立つ。
【0085】
さらに、本実施形態による発光装置１００では、発光装置１００を平面状の配置面に配置する場合、基板１０の平面状の下面１４の全体が接合部材を介して配置面に均一に接触するので、駆動時に半導体レーザ素子２２から発せられる熱を、基板１０を介して配置面に効果的に伝えることができる。基板１０の平面状の下面１４の全体が接合部材を介して配置面に均一に接触するので、発光装置１００を安定に配置することもできる。
【0086】
さらに、本実施形態による発光装置１００では、凹部１３の平面状の底面１５にレーザ光源２０およびミラー部材３０を配置することにより、レーザ光源２０から出射されたレーザ光Ｌの進行方向と、＋Ｚ方向とのずれを低減し、反射面３２で反射されたレーザ光Ｌの進行方向と、＋Ｙ方向とのずれを低減することができる。その結果、発光装置１００の外部に出射されたレーザ光Ｌの進行方向と、設計上の進行方向である＋Ｙ方向とのずれを低減することが可能になる。
【0087】
さらに、本実施形態による発光装置１００では、発光装置１００を平面状の配置面に配置する場合、凹部１３の底面１５および基板１０の下面１４が互いに平行であるので、発光装置１００の外部に出射されたレーザ光Ｌの進行方向と、設計上の進行方向である＋Ｙ方向とのずれをより効果的に低減することが可能になる。
【0088】
なお、本実施形態による発光装置１００は、カバー５０の上面５２に配置された他のミラー部材をさらに備えてもよい。他のミラー部材の反射面は、反射面３２で反射され、カバー５０を透過したレーザ光Ｌを＋Ｙ方向とは異なる方向に反射する。＋Ｙ方向とは異なる方向とは、例えば＋Ｚ方向であり得る。本実施形態による発光装置１００は、図１Ｂに示すカバー５０の上面５２に配置された遅軸コリメートレンズをさらに備えてもよい。遅軸コリメートレンズは、反射面３２で反射され、カバー５０を透過したレーザ光Ｌを、ＸＹ平面において遅軸方向にコリメートする。あるいは、本実施形態による発光装置１００は、カバー５０の上面５２に配置された他のミラー部材および遅軸コリメートレンズの両方をさらに備えてもよい。他のミラー部材の反射面は、反射面３２で反射され、カバー５０を透過したレーザ光Ｌを＋Ｙ方向とは異なる方向に反射する。遅軸コリメートレンズは、他のミラー部材の反射面で反射されたレーザ光を遅軸方向にコリメートする。
【0089】
（発光装置１００の変形例）
次に、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、本実施形態による発光装置１００の変形例を説明する。図２Ａは、本実施形態による発光装置１００の変形例の構成を模式的に示す、ＹＺ平面に対して平行な断面図である。図２Ａに示す発光装置１１０が本実施形態による発光装置１００とは異なる点は、発光装置１１０が、基板１０に代えて基板１０Ｖを備えることである。本明細書において、基板１０Ｖおよび枠体４０が接合された構成を「基部６０Ｖ」とも称する。図２Ｂは、図２Ａに示す発光装置１１０に用いられる基部６０Ｖの構成の上面図である。
次に、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、本実施形態による発光装置１００の変形例を説明する。図２Ａは、本実施形態による発光装置１００の変形例の構成を模式的に示す、ＹＺ平面に対して平行な断面図である。図２Ａに示す発光装置１１０が本実施形態による発光装置１００とは異なる点は、発光装置１１０が、基板１０に代えて基板１０Ｖを備えることである。本明細書において、基板１０Ｖおよび枠体４０が接合された構成を「基部６０Ｖ」とも称する。図２Ｂは、図２Ａに示す発光装置１１０に用いられる基部６０Ｖの構成の上面図である。
【0090】
基板１０Ｖは、図２Ａに示すように、上面１２および下面１４を有する。上面１２には、底面１５を有する凹部１３が設けられている。凹部１３の底面１５は、レーザ光源２０が配置される第１底面１５ａと、ミラー部材３０が配置される第２底面１５ｂとを有する。実施形態とその変形例との差異は、凹部１３の第２底面１５ｂの有無である。第２底面１５ｂ以外の構成については、前述した通りである。
【0091】
基板１０の下面１４を高さの基準として、第２底面１５ｂは第１底面１５ａよりも低い位置にある。したがって、底面１５は、第１底面１５ａと第２底面１５ｂとの間に形成された段差を有する。凹部１３、より具体的には、凹部１３のうち、第１底面１５aの外縁は、上面視で角が丸まった矩形形状である。凹部１３の内側にある第２底面１５ｂの外縁についても同様である。凹部１３の角が丸まっていることにより、凹部１３の角付近への応力の集中を抑制できる。基板１０Ｖの下面１４は、図１Ｃに示す基板１０の下面１４と同じである。
【0092】
基板１０Ｖの下面１４を高さの基準として、上面１２における最も上方に位置する箇所から、第１底面１５ａのうち、最も下方に位置する箇所までのＹ方向における距離を凹部１３の第１の深さとすると、凹部１３の第１の深さは、例えば、５μｍ以上３０μｍ以下であり得る。基板１０Ｖの下面１４を高さの基準として、上面１２における最も上方に位置する箇所から、第２底面１５ｂのうち、最も下方に位置する箇所までのＹ方向における距離を凹部１３の第２の深さとすると、凹部１３の第２の深さは、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下であり得る。第１底面１５ａおよび第２底面１５ｂは平面状であり、互いに平行である。底面１５は、第１底面１５ａと第２底面１５ｂとの間に段差を有するが、第１底面１５ａおよび第２底面１５ｂにおいて平面状の領域を有する。第１底面１５ａおよび第２底面１５ｂと同様に、基板１０Ｖの下面１４は平面状である。基板１０Ｖの下面１４は、全体に平面状の領域を有する。第１底面１５ａおよび第２底面１５ｂは、基板１０Ｖの下面１４に対して平行である。底面１５における平面状の領域である第１底面１５ａおよび第２底面１５ｂの平面度は、例えば１０μｍ以下であり、下面１４の平面度は、例えば２０μｍ以下である。
【0093】
図２Ｂに示すように、上面視で、第２底面１５ｂは第１底面１５ａに囲まれる。その場合、第２底面１５ｂがどの位置にあるのかが確認しやすく、ミラー部材３０を第２底面１５ｂに配置しやすい。図２Ｂに示す例において、第２底面１５ｂのＸ方向における寸法は、第１底面１５ａのＸ方向における寸法よりも小さいが、両者の寸法の大小関係はこの例に限定されない。第２底面１５ｂのＸ方向における寸法は、第１底面１５ａのＸ方向における寸法と同じであってもよい。第２底面１５ｂが、凹部１３をＸ方向に横切るように設けられていてもよい。その場合、上面視で、第２底面１５ｂは、第１底面１５ａのうち、第２底面１５ｂよりも＋Ｚ方向に位置する一部と、第２底面１５ｂよりも－Ｚ方向に位置する残りの部分とによって挟まれてもよい。その場合でも、第２底面１５ｂがどの位置にあるのかが確認しやすく、ミラー部材３０を第２底面１５ｂに配置しやすい。なお、第１底面１５ａのうち、第２底面１５ｂよりも＋Ｚ方向に位置する一部はなくてもよい。
【0094】
発光装置１１０では、第２底面１５ｂを第１底面１５ａよりも低くすることにより、第２底面１５ｂを設けない発光装置１００と比較して、ミラー部材３０をより低い位置に配置することができる。その結果、レーザ光源２０に含まれるサブマウント２１の厚さをより小さくしても、半導体レーザ素子２２から出射されたレーザ光Ｌを反射面３２に入射させることができる。サブマウント２１の厚さをより小さくできるので、駆動時に半導体レーザ素子２２から発せられる熱を、サブマウント２１を介して基板１０により効果的に伝えることができ、当該熱を、基板１０を介して配置面により効果的に伝えることが可能になる。このことは、発光装置１００の放熱性の向上に役立つ。
【0095】
さらに、発光装置１１０では、平面状であり互いに平行である第１底面１５ａおよび第２底面１５ｂのうち、第１底面１５ａにレーザ光源２０が配置され、第２底面１５ｂにミラー部材３０が配置される。したがって、レーザ光源２０から出射されたレーザ光Ｌの進行方向と＋Ｚ方向とのずれを低減でき、反射面３２で反射されたレーザ光Ｌの進行方向と＋Ｙ方向とのずれを低減できる。その結果、発光装置１１０の外部に出射されたレーザ光Ｌと、設計上の進行方向である＋Ｙ方向とのずれを低減することが可能になる。第１底面１５ａ、第２底面１５ｂ、および下面１４が平面状であり、互いに平行である場合、発光装置１１０の外部に出射されたレーザ光Ｌと、設計上の進行方向である＋Ｙ方向とのずれをより効果的に低減することが可能になる。発光装置１１０において基板１０Ｖの下面１４が平面状であることによって得られる効果は、本実施形態による発光装置１００において下面１４が平面状であることによって得られる効果と同じである。
【0096】
（発光装置の製造方法）
以下に、図３Ａから図３Ｃを参照して、本実施形態による発光装置１００に用いられる基部６０の製造方法を説明する。図３Ａから図３Ｃは、本実施形態による発光装置１００に用いられる基部６０の製造方法の工程の例を説明するための、ＹＺ平面に対して平行な断面図である。
以下に、図３Ａから図３Ｃを参照して、本実施形態による発光装置１００に用いられる基部６０の製造方法を説明する。図３Ａから図３Ｃは、本実施形態による発光装置１００に用いられる基部６０の製造方法の工程の例を説明するための、ＹＺ平面に対して平行な断面図である。
【0097】
最初の工程において、図３Ａに示すように、基板１１および枠体４０が接合された基部本体６１が用意される。基板１１は、上面１２および下面１４を有する。枠体４０は、基板１１の上面１２の周囲に位置する。基板１１の材料は、図１Ｃに示す基板１０の材料と同じである。枠体４０の材料については前述した通りである。前述したように、基板１１および枠体４０を、ろう材のような無機接合部材を介して接合する場合、基板１１の熱膨張係数が枠体４０の熱膨張係数よりも高いと、無機接合部材に加えられる熱が原因で、基板１１は、図３Ａに示すように、短辺方向よりも長辺方向において上に凸に反る傾向にある。
【0098】
次の工程において、基部本体６１は、図３Ｂに示すように、プレス装置７０に配置される。プレス装置７０は、上面７２を有するステージ７０ａと、下端７４を有し、Ｙ方向に沿って延びる押圧部７０ｂと、押圧部７０ｂを支持し、Ｙ方向に沿って移動する支持部材７０ｃとを備える。ステージ７０ａの上面７２および押圧部７０ｂの下端７４はＸＺ平面に対して平行な平面状であり、かつ互いに平行である。基部本体６１のうち、基板１１の下面１４の少なくとも一部は、ステージ７０ａの上面７２に接触する。これは、基板１１の上面１２から基板１１の下面１４までのＹ方向における距離が、基板１１の上面１２から枠体４０の第１下面４４ａまでのＹ方向における距離よりも長いからである。ここで、基板１１の上面１２から基板１１の下面１４までのＹ方向における距離は、基板１１の上面１２のうち、最も上方に位置する箇所から、基板１１の下面１４のうち、最も下方に位置する箇所までのＹ方向における距離を意味する。基板１１の上面１２から枠体４０の第１下面４４ａまでのＹ方向における距離は、基板１１の上面１２のうち、最も上方に位置する箇所から、枠体４０の第１下面４４ａのうち、最も下方に位置する箇所までのＹ方向における距離を意味する。
【0099】
次の工程において、基板１１の上面１２は、図３Ｃに示すように、押圧部７０ｂの下端７４によって押圧される。この押圧は、例えば、上面視で枠体４０の穴を画像認識し、押圧部７０ｂの下面視における下端７４の中心が穴の中心に一致するように行われる。その結果、底面１５を有する凹部１３が上面１２に形成されて、基板１０が得られる。図３Ｂに示す基板１１はステージ７０ａと押圧部７０ｂとによって挟まれて図３Ｃに示す基板１０になる。凹部１３の形状は押圧部７１ｂの下端７４によって決まり、基板１０の下面１４の形状はステージ７０ａの上面７２によって決まる。押圧により、凹部１３の底面１５および基板１０の下面１４はＸＺ平面に対して平行な平面状になり、かつ互いに平行になる。凹部１３の底面１５の平面度は押圧部７０ｂの下端７４の平面度に依存し、基板１０の下面１４の平面度はステージ７０ａの上面７２の平面度に依存する。
【0100】
なお、上記の押圧により、図１Ｇに示すように、基板１０の上面１２のうち、押圧部７０ｂの下端７４と接触しない部分が少し上方に押し上げられて隆起部１６が生じ得る。隆起部１６により、凹部１３の形状の視認性が向上するので、凹部１３の底面１５にレーザ光源２０およびミラー部材３０を配置しやすくなる。
【0101】
以上の工程により、本実施形態による発光装置１００に用いられる基部６０を製造することができる。本実施形態による発光装置１００の製造方法は、上記の基部６０の製造工程に加えて、凹部１３の底面１５に、図１Ｆに示すようにレーザ光源２０を、より具体的にはサブマウント２１を介して半導体レーザ素子２２を配置する工程を含む。当該製造方法は、さらに、凹部１３の底面１５に、図１Ｆに示すようにミラー部材３０を配置する工程を含む。レーザ光源２０の代わりに、レーザ光Ｌを＋Ｙ方向に出射する面発光型の半導体レーザ素子を底面１５に配置する場合、ミラー部材３０を配置する工程を省略できる。
【0102】
プレス装置７０によって基板１０の上面１２に凹部１３を設けるという上記の簡単な工程により、凹部１３の底面１５が平面状になる。その結果、前述したように、サブマウント２１の下面は底面１５に均一に接触するので、発光装置１００の駆動時に半導体レーザ素子２２から発せられる熱を、サブマウント２１を介して基板１０に効果的に伝えることができる。このことは、発光装置１００の放熱性の向上に役立つ。
【0103】
さらに、プレス装置７０によって基板１０の上面１２に凹部１３を設けるという上記の簡単な工程により、基板１０の下面１４が平面状になる。その結果、前述したように、発光装置１００を平面状の配置面に配置する場合、基板１０の下面１４の全体が接合部材を介して配置面に均一に接触するので、駆動時に半導体レーザ素子２２から発せられる熱を、基板１０を介して配置面に効果的に伝えることができる。このことも、発光装置１００の放熱性の向上に役立つ。
【0104】
さらに、凹部１３の平面状の底面１５にレーザ光源２０およびミラー部材３０を配置することにより、前述したように、発光装置１００の外部に出射されたレーザ光Ｌの進行方向と、設計上の進行方向とのずれを低減することができる。
【0105】
次に、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、本実施形態による発光装置１００の変形例に用いられる基部６０Ｖの製造方法を説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、本実施形態による発光装置１００の変形例に用いられる基部６０Ｖの製造方法の工程の例を説明するための、ＹＺ平面に対して平行な断面図である。
【0106】
前述の基部本体６１を用意した後の工程において、基部本体６１は、図４Ａに示すように、プレス装置７０Ｖに配置される。プレス装置７０Ｖは、図３Ｂに示す押圧部７０ｂの代わりに、押圧部７１ｂを備える。押圧部７１ｂの下端７４は、第１下端７４ａと、第２下端７４ｂとを有する。ステージ７０ａの上面７２を高さの基準として、第２下端７４ｂは第１下端７４ａより低い位置にある。ステージ７０ａの上面７２ならびに押圧部７０ｂの第１下端７４ａおよび第２下端７４ｂは、ＸＺ平面に対して平行な平面状であり、かつ互いに平行である。第２下端７４ｂのＸ方向における寸法は、第１下端７４ａのＸ方向における寸法よりも小さく、第２下端７４ｂは、下面視で、第１下端７４ａによって囲まれてもよい。あるいは、第２下端７４ｂのＸ方向における寸法は、第１下端７４ａのＸ方向における寸法と同じであり、第２下端７４ｂは、下面視で、第１下端７４ａのうち、第２下端７４ｂよりも＋Ｚ方向に位置する一部と、第２下端７４ｂよりも－Ｚ方向に位置する残りの部分とによって挟まれてもよい。
【0107】
次の工程において、図４Ｂに示すように、プレス装置７０Ｖにより、基板１１の上面１２が、押圧部７１ｂの下端７４によって押圧される。その結果、上面１２に凹部１３が形成された基板１０Ｖが得られる。凹部１３の形状は、押圧部７１ｂの下端７４の形状によって決まる。凹部１３の底面１５は、第１底面１５ａと、第２底面１５ｂとを有する。基板１０Ｖの下面１４を高さの基準として、第２底面１５ｂは、第１底面１５ａよりも低い位置にある。押圧により、凹部１３の第１底面１５ａ、第２底面１５ｂ、および基板１０Ｖの下面１４は、ＸＺ平面に対して平行な平面状になり、互いに平行になる。凹部１３の第１底面１５ａの平面度は押圧部７０ｂの第１下端７４ａの平面度に依存し、凹部１３の第２底面１５ｂの平面度は押圧部７０ｂの第２下端７４ｂの平面度に依存する。基板１０Ｖの下面１４の平面度は、図３Ｂに示す基板１０の下面１４の平面度と同様に、ステージ７０ａの上面７２の平面度に依存する。
【0108】
以上の工程により、本実施形態による発光装置１００の変形例に用いられる基部６０Ｖを製造することができる。なお、本実施形態による発光装置１００に用いられる基部６０を製造した後に、凹部１３の底面１５の一部を、他の押圧部によって押圧してもよい。押圧により、底面１５は第１底面１５ａおよび第２底面１５ｂを有するので、本実施形態による発光装置１００の変形例に用いられる基部６０Ｖが得られる。
【0109】
本実施形態による発光装置１００の変形例の製造方法は、上記の基部６０Ｖの製造工程に加えて、凹部１３の底面１５に、より具体的には第１底面１５ａに、図２Ａに示すようにレーザ光源２０を配置する工程を含む。本実施形態による発光装置１００の変形例の製造方法は、さらに、凹部１３の底面１５に、より具体的には第２底面１５ｂに、図２Ａに示すようにミラー部材３０を配置する工程を含む。
【0110】
プレス装置７０によって基板１０の上面１２に凹部１３を設けるという上記の簡単な工程により、互いに高さが異なる平面状の第１底面１５ａおよび第２底面１５ｂが得られる。基板１０Ｖの下面１４を高さの基準として、相対的に高い第１底面１５ａにはレーザ光源２０が配置され、相対的に低い第２底面１５ｂにはミラー部材３０が配置される。その結果、前述したように、サブマウント２１の厚さをより小さくできるので、駆動時に半導体レーザ素子２２から発せられる熱を、サブマウント２１を介して基板１０により効果的に伝えることができる。このことは、発光装置１００の放熱性の向上に役立つ。
【0111】
さらに、平面状であり互いに平行である第１底面１５ａおよび第２底面１５ｂのうち、第１底面１５ａにレーザ光源２０が配置され、第２底面１５ｂにミラー部材３０が配置される。したがって、前述したように、発光装置１００の外部に出射されたレーザ光Ｌの進行方向と、設計上の進行方向とのずれを低減することができる。
【0112】
本開示は、以下の項目に記載の発光装置を含む。
［項目１］
上面を有し、前記上面に、平面状の領域を含む底面を有する凹部が設けられる、金属材料から形成された基板と、
前記凹部の前記底面に配置されるサブマウントと、
前記サブマウントに配置され、レーザ光を出射する半導体レーザ素子と、
前記サブマウントに配置されるレンズ支持部材と、
前記レンズ支持部材によって支持され、前記半導体レーザ素子から出射される前記レーザ光をコリメートまたは集束するレンズと、
前記半導体レーザ素子を囲む、セラミックスから形成された枠体と、
を備え、
前記基板および前記半導体レーザ素子は上面視で矩形形状であり、前記矩形形状は長辺および短辺を有し、
前記基板の長辺と前記半導体レーザ素子の長辺とは互いに平行である、発光装置。
［項目２］
前記半導体レーザ素子の長辺の長さは１５００μｍ以上である、項目１に記載の発光装置。
［項目３］
前記凹部は、上面視で角が丸まった矩形形状である、項目１または２に記載の発光装置。
［項目４］
前記基板は、前記上面の反対側に位置する平面状の下面を有する、項目１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目５］
前記凹部の前記底面に配置され、前記レーザ光を反射して前記レーザ光の進行方向を前記上面から離れる方向に変化させるミラー部材をさらに備える、項目１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目６］
前記凹部の外縁は、上面視で、前記枠体の内側に存在する、項目１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目７］
前記凹部の前記底面および前記基板の下面は互いに平行である、項目１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目８］
前記基板の前記上面と、前記凹部の前記底面との距離は、前記半導体レーザ素子の上面と、前記凹部の前記底面との距離よりも小さい、項目１から７のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目９］
前記基板の前記上面と、前記凹部の前記底面との距離は、前記半導体レーザ素子の上面と、前記半導体レーザ素子の下面との距離よりも小さい、項目１から８のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目１０］
前記凹部の前記底面における前記平面状の領域の平面度は１０μｍ以下であり、
前記基板の下面の平面度は５０μｍ以下である、項目１から９のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目１１］
前記凹部の前記底面は、前記半導体レーザ素子を支持する第１底面と、前記ミラー部材を支持する第２底面とを有し、
前記基板の下面を高さの基準として、前記第２底面は前記第１底面よりも低い位置にある、項目５に記載の発光装置。
［項目１２］
前記基板の前記上面から前記基板の下面までの距離は、前記基板の前記上面から前記枠体の下面までの距離よりも長い、項目１１に記載の発光装置。
［項目１３］
前記第１底面および前記第２底面は平面状であり、互いに平行である、項目１１または１２に記載の発光装置。
［項目１４］
前記基板の前記上面から前記基板の下面までの距離は、前記基板の前記上面から前記枠体の下面までの距離よりも長い、項目１から１０のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目１５］
前記枠体は上面から下面に貫通する開口部を有し、前記開口部は内側面の下面側に段を有し、
前記基板の上面の周縁領域は前記段に接合される、項目１から１４のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目１６］
前記基板の上面の周縁領域および前記段は、無機接合部材を介して接合される、項目１５に記載の発光装置。
［項目１］
上面を有し、前記上面に、平面状の領域を含む底面を有する凹部が設けられる、金属材料から形成された基板と、
前記凹部の前記底面に配置されるサブマウントと、
前記サブマウントに配置され、レーザ光を出射する半導体レーザ素子と、
前記サブマウントに配置されるレンズ支持部材と、
前記レンズ支持部材によって支持され、前記半導体レーザ素子から出射される前記レーザ光をコリメートまたは集束するレンズと、
前記半導体レーザ素子を囲む、セラミックスから形成された枠体と、
を備え、
前記基板および前記半導体レーザ素子は上面視で矩形形状であり、前記矩形形状は長辺および短辺を有し、
前記基板の長辺と前記半導体レーザ素子の長辺とは互いに平行である、発光装置。
［項目２］
前記半導体レーザ素子の長辺の長さは１５００μｍ以上である、項目１に記載の発光装置。
［項目３］
前記凹部は、上面視で角が丸まった矩形形状である、項目１または２に記載の発光装置。
［項目４］
前記基板は、前記上面の反対側に位置する平面状の下面を有する、項目１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目５］
前記凹部の前記底面に配置され、前記レーザ光を反射して前記レーザ光の進行方向を前記上面から離れる方向に変化させるミラー部材をさらに備える、項目１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目６］
前記凹部の外縁は、上面視で、前記枠体の内側に存在する、項目１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目７］
前記凹部の前記底面および前記基板の下面は互いに平行である、項目１から６のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目８］
前記基板の前記上面と、前記凹部の前記底面との距離は、前記半導体レーザ素子の上面と、前記凹部の前記底面との距離よりも小さい、項目１から７のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目９］
前記基板の前記上面と、前記凹部の前記底面との距離は、前記半導体レーザ素子の上面と、前記半導体レーザ素子の下面との距離よりも小さい、項目１から８のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目１０］
前記凹部の前記底面における前記平面状の領域の平面度は１０μｍ以下であり、
前記基板の下面の平面度は５０μｍ以下である、項目１から９のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目１１］
前記凹部の前記底面は、前記半導体レーザ素子を支持する第１底面と、前記ミラー部材を支持する第２底面とを有し、
前記基板の下面を高さの基準として、前記第２底面は前記第１底面よりも低い位置にある、項目５に記載の発光装置。
［項目１２］
前記基板の前記上面から前記基板の下面までの距離は、前記基板の前記上面から前記枠体の下面までの距離よりも長い、項目１１に記載の発光装置。
［項目１３］
前記第１底面および前記第２底面は平面状であり、互いに平行である、項目１１または１２に記載の発光装置。
［項目１４］
前記基板の前記上面から前記基板の下面までの距離は、前記基板の前記上面から前記枠体の下面までの距離よりも長い、項目１から１０のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目１５］
前記枠体は上面から下面に貫通する開口部を有し、前記開口部は内側面の下面側に段を有し、
前記基板の上面の周縁領域は前記段に接合される、項目１から１４のいずれか１項に記載の発光装置。
［項目１６］
前記基板の上面の周縁領域および前記段は、無機接合部材を介して接合される、項目１５に記載の発光装置。
【産業上の利用可能性】
【0113】
本開示の発光装置は、例えば、レーザ加工機、プロジェクタ、および照明光源などの装置に利用され得る。
【符号の説明】
【0114】
１０、１０Ｖ、１１：基板 １２：基板の上面 １３：凹部 １４：基板の下面 １５：凹部の底面 １５ａ：凹部の第１底面 １５ｂ：凹部の第２底面 １６：隆起部 ２０：レーザ光源 ２１：サブマウント ２１ｓ１：サブマウントの上面 ２１ｓ２：サブマウントの下面 ２２：半導体レーザ素子 ２２ｅ：出射面 ２３：レンズ支持部材 ２３ａ：柱状部分 ２３ａｓ：端面 ２３ｂ：連結部分 ２４：速軸コリメートレンズ ３０：ミラー部材 ３２：反射面 ４０：枠体 ４１：ワイヤ ４２ａ：枠体の第１上面 ４２ｂ：枠体の第２上面 ４３：突出部 ４４ａ：枠体の第１下面 ４４ｂ：枠体の第２下面 ４５：開口部 ４６ａ：第１接合領域 ４６ｂ：第２接合領域 ４７：外側領域 ４８ａ：第１導電領域 ４８ｂ：第２導電領域 ４８ｃ：第３導電領域 ４８ｄ：第４導電領域 ５０：カバー ５２：カバーの上面 ５４：カバーの下面 ５６：透光部分 ５８：遮光膜 ６０、６０Ｖ：基部 ６１：基部本体 ７０、７０Ｖ：プレス装置 ７０ａ：ステージ ７０ｂ、７１ｂ：押圧部 ７０ｃ：支持部材 ７２：ステージの上面 ７４：押圧部の下端 ７４ａ：押圧部の第１下端 ７４ｂ：押圧部の第２下端 １００、１１０：発光装置 Ｌ：レーザ光
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図1G】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
