CN104221233B - 激光光源装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种激光光源装置，其具有：通过厚度方向的台阶具有第一平面和形成于比第一平面低的位置上的第二平面的硅基板；形成于第一平面上、具有由Au构成的微凸块结构的第一接合部；形成于第二平面上、具有由Au构成的微凸块结构的第二接合部；通过表面活性化接合技术接合于第一接合部并出射激光的第一光学元件及第二光学元件；通过该技术接合于第二接合部并将来自第一光学元件的激光向合波器反射的反射构件；以及合波器，所述合波器通过该技术接合于第二接合部，直接接收来自第二光学元件的激光，对来自第一光学元件的激光及来自第二光学元件的激光进行合波，通过使第一光学元件及反射构件之间的距离和第二光学元件及合波器之间的距离不同，将从第一光学元件至合波器的光路长度和从第二光学元件至合波器的光路长度设定为相等。

Description

激光光源装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种激光光源装置的制造方法，尤其涉及一种将光学元件和合波器搭载于基板上的激光光源装置的制造方法。
背景技术
以往，已知有通过空间光调制装置对从光源装置出射的光进行调制，将调制后的图像光通过投射透镜等投射光学系统放大投射于屏幕上的投影仪。以往利用金属卤化物灯或卤素灯等作为投影仪的光源装置。然而，近年来，为了谋求光源装置及投影仪的小型化、长寿命、高图像质量等，提出将三原色(RGB)的LD(Laser Diode：激光二极管)作为光源的显示装置(例如，参照专利文献1)。
专利文献1中所记载的投影型显示装置的激光光源具有CAN类型的结构管座。具体来说，在贯通并被垂直连接的共用端子上固定LD芯片，将通过电线与LD芯片的另一电极连接的端子以及共用端子从管座的背面引出，将具有透明的窗户的筒状的金属制盖安装于管座上，对LD芯片进行密封。在专利文献1中，提出一种将下述激光单元作为显示装置的光源的方案，所述激光单元配置3个CAN类型的激光光源作为RGB，通过多个分色镜对来自各激光光源的激光进行合波，利用透镜将合波后的激光聚光并出射。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-175268号公报
发明内容
然而，近年来，对被称为微型投影仪的、以向便携设备的搭载为目标的非常小的投影仪的要求较高。然而，专利文献1中所记载的纳入显示装置中的激光单元的结构为，将CAN类型的激光光源嵌入配线基板的孔中并用焊料进行安装。因此，难以小型化，且不可能实现比激光光源的直径薄的激光单元。因此，采用专利文献1中所记载的CAN类型的激光光源的话，小型化薄型化具有限制。
又，专利文献1中所记载的激光单元中，为了调整出射的激光的光路，需要进行附有焊料的各激光光源的位置对齐、多个分色镜的位置对齐、及透镜的位置对齐。因此，存在作为激光单元的调整工序复杂且难以调整光路的问题。又，考虑到由于调整部位较多导致激光的各自光路分散，其结果，也存在光损失变大、耦合效率降低这样的问题。
本发明的目的在于，提供一种能够解决上述课题的激光光源装置及激光光源装置的制造方法。
本发明的另一目的在于，通过使光学元件等在基板上集成化，提供一种小型薄型且容易进行光路调整的激光光源装置及激光光源装置的制造方法。
一种激光光源装置，其特征在于，具有：硅基板，所述硅基板通过厚度方向的台阶，具有第一平面和形成于比所述第一平面低的位置上的第二平面；第一接合部，所述第一接合部形成于第一平面上，具有由Au构成的微凸块结构；第二接合部，所述第二接合部形成于第二平面上，具有由Au构成的微凸块结构；第一光学元件及第二光学元件，所述第一光学元件及第二光学元件通过表面活性化接合技术被接合于第一接合部，出射激光；反射构件，所述反射构件通过表面活性化接合技术被接合于第二接合部，且将来自第一光学元件的激光向合波器反射；以及合波器，所述合波器通过表面活性化接合技术被接合于第二接合部，直接接收来自第二光学元件的激光后，对来自第一光学元件的激光及来自第二光学元件的激光进行合波，通过使第一光学元件及反射构件之间的距离和第二光学元件及合波器之间的距离不同，来将从第一光学元件至合波器的光路长度和从第二光学元件至合波器的光路长度设定为相等。
激光光源装置优选为，硅基板的所述厚度方向的台阶在第一平面的水平方向上形成为阶梯状，第一光学元件及第二光学元件被配置于厚度方向的台阶的形成为阶梯状的端面上。
激光光源装置优选为，第一光学元件及第二光学元件为激光元件，合波器为分色镜棱镜。
激光光源装置优选为，进一步具有驱动IC，所述驱动IC被搭载于硅基板上，驱动第一光学元件及第二光学元件。
激光光源装置优选为，进一步具有出射激光的第三光学元件及第二合波器，第二合波器直接接收来自第三光学元件的激光，对来自第三光学元件的激光和已通过合波器合波了的来自第一光学元件的激光及来自第二光学元件的激光进行合波。
一种激光光源装置的制造方法，其特征在于，具有以下工序：在硅基板上通过厚度方向的台阶形成第一平面和位于比所述第一平面低的位置上的第二平面；在第一平面上形成具有由Au构成的微凸块结构的第一接合部；在第二平面上形成具有由Au构成的微凸块结构的第二接合部；通过表面活性化接合技术将出射激光的第一光学元件及第二光学元件接合于第一接合部；通过表面活性化接合技术将合波器接合于第二接合部，所述合波器直接接收来自所述第二光学元件的激光并对来自第一光学元件的激光及来自第二光学元件的激光进行合波；以及，通过表面活性化接合技术，将反射构件接合于第二接合部，所述反射构件将来自第一光学元件的激光向合波器反射，通过使第一光学元件及反射构件之间的距离和第二光学元件及合波器之间的距离不同，来将从第一光学元件至合波器的光路长度和从第二光学元件至合波器的光路长度设定为相等。
激光光源装置的制造方法优选为，进一步具有如下工序：使激光从第一光学元件及第二光学元件出射，以及调整反射构件的位置，以使来自第一光学元件的激光的光路和来自第二光学元件的激光的光路重合。
激光光源装置的制造方法优选为，进一步具有出射激光的第三光学元件，以及第二合波器，所述第二合波器对来自第三光学元件的激光和已通过合波器合波了的来自第一光学元件的激光及来自第二光学元件的激光进行合波，在调整反射构件的位置的工序中，调整反射构件的位置，以使来自第三光学元件的激光的光路与已通过合波器合波了的来自第一光学元件的激光及来自第二光学元件的激光的光路重合。
激光光源装置的制造方法优选为，硅基板的所述厚度方向的台阶在第一平面的水平方向上形成为阶梯状，第一光学元件及第二光学元件被配置于厚度方向的台阶的形成为阶梯状的端面上。
激光光源装置的制造方法优选为，第一光学元件及第二光学元件为激光元件，合波器为分色镜棱镜。
激光光源装置的制造方法优选为，进一步具有将驱动第一光学元件及第二光学元件的驱动IC搭载于硅基板上的工序。
激光光源装置是一种将多个光学元件和对来自该光学元件的多个激光进行合波的多个合波器搭载于硅基板上的激光光源装置，所述激光光源装置的特征在于，硅基板具有由Au构成的微凸块结构的接合部，多个光学元件和多个合波器通过表面活性化接合技术接合于接合部，硅基板通过厚度方向的台阶形成有第一平面和位于比该第一平面低的位置的第二平面，多个光学元件接合于第一平面，多个合波器分别与多个光学元件对应地接合于第二平面，在第一平面的水平方向以阶梯状形成硅基板的厚度方向的台阶，沿着阶梯状的台阶的端面连接多个光学元件，由此使光学元件和合波器各自的距离不同，使从多个光学元件分别出射的激光的光路长度大致相等。
激光光源装置的制造方法是一种将多个光学元件和对来自该光学元件的多个激光进行合波的多个合波器搭载于硅基板的激光光源装置的制造方法，所述制造方法的特征在于，具有：台阶形成工序，通过厚度方向的台阶在硅基板上形成第一平面和位于比该第一平面低的位置的第二平面；接合部形成工序，在硅基板上形成由Au构成的微凸块结构的接合部；光学元件接合工序，通过表面活性化接合技术将多个光学元件接合于第一平面；以及合波器接合工序，通过表面活性化接合技术将多个合波器与多个光学元件分别对应地接合于第二平面，台阶形成工序在第一平面的水平方向以阶梯状形成台阶，通过光学元件接合工序沿着阶梯状的台阶的端面接合多个光学元件，由此使光学元件和合波器各自的距离不同，使从多个光学元件分别出射的激光的光路长度大致相等。
又，激光光源装置的制造方法的特征在于，合波器接合工序包括：接合多个合波器中的第一合波器的工序；从多个光学元件出射两道激光的工序；调整第二合波器的位置以使通过多个合波器中的第二合波器合波的两道激光的光路重合的工序；接合第二合波器的工序；从多个光学元件出射全部激光的工序；调整第三合波器的位置，以使通过多个合波器中的第三合波器合波的全部激光的光路重合的工序；以及接合第三合波器的工序。
在激光光源装置中，通过表面活性化接合技术将光学元件、合波器及反射构件接合于硅基板上，因此能够在基板上对上述零件进行集成化，实现激光光源装置的小型化及薄型化。
在激光光源装置中，使用无需对微凸块加热的表面活性化接合技术，因此没有热应力，不会产生零件的功能劣化，能够防止由热膨胀系数差导致的变形的产生。
激光光源装置中，光学元件和合波器是通过表面活性化接合进行结合，因此安装时的位置偏差较少，能够进行高精度的位置对齐。
激光光源装置中，对光学元件、合波器及反射构件的高度关系进行最优化，能够将合波器与来自光学元件的激光的光路的扩大相对应地配置于最适合的位置上。由此，能够提供一种光损失较少、具有优异的与外部的光电路或光调制器(未图示)的结合效率的激光光源装置。又，通过在硅基板上设置台阶，利用硅基板吸收合波器的厚度，因此能够实现极薄型的激光光源装置。
激光光源装置中，能够使从多个激光元件分别出射的激光的光路长度相等。由此，即使不在各光路上配置透镜，也能够使各激光的光路直径相等，因此能够实现无需透镜的激光光源装置。
在光学元件为激光元件的情况下，激光光源装置实现小型、长寿命、高亮度。又，激光光源装置中，合波器为分色镜棱镜的情况下，棱镜的底面具有大致三角形的面，通过在该底面形成Au膜，由此能够与硅基板可靠地接合。
激光光源装置中，在将驱动光学元件的驱动IC搭载于硅基板的情况下，不需要将驱动IC配置于外部，能够使装置集成化以及极小型化。
激光光源装置的制造方法中，通过在硅基板上通过表面活性化接合技术将合波器与光学元件接合的工序制造激光光源装置，因此位置偏差较少，能够高精度地进行位置对齐。
激光光源装置的制造方法中，对于出射光的光路调整，在光学元件为三个的情况下，能够仅通过两个合波器的位置调整而进行光路调整，能够极容易地进行光路调整。
激光光源装置的制造方法中，光学元件为激光元件且合波器为分色镜棱镜的情况下，位置偏差较少，能够高精度地进行位置对齐。
激光光源装置的制造方法中，在包括对驱动光学元件的驱动IC进行搭载的工序的情况下，不需要将驱动IC配置于外部的工序，能够简化制造工序。
附图说明
图1是示出激光光源装置1的概要结构的图。
图2是图1的AA'剖面图。
图3是示出激光光源装置1的俯视图。
图4是示出激光光源装置1的制造工序的工序表。
图5是示出接合部形成工序的详情的工序图。
图6是将在接合部形成工序(ST2)所形成的接合部40的一部分放大了的立体图。
图7的(a)是用于说明光学元件接合工序的立体图，图7的(b)是用于对第一合波器的接合进行说明的立体图。
图8的(a)是用于对第二合波器的接合进行说明的立体图，图8的(b)是用于对第三合波器的接合进行说明的立体图。
图9是示出另一激光光源装置60的概要结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对激光光源装置以及激光光源装置的制造方法进行说明。本发明的技术范围并不限于这些实施方式，需留意权利要求书中记载的发明和与其均等的发明所涉及的点。
图1是示出激光光源装置1的概要结构的图。
以下，利用图1，对激光光源装置1进行说明。激光光源装置1的基本结构在于：在具有台阶的硅基板10上，通过表面活性化接合技术接合多个激光元件(21、22、23)以及分色镜棱镜(31、32、33)。
激光光源装置1具有：作为平台的硅基板10；搭载于硅基板10上的作为光学元件的多个激光元件21、22、23；以及作为合波器的多个分色镜棱镜31、32、33(以下，简称为分色棱镜31、32、33)。此外，在以后的记述中，指的是全部多个激光元件的情况下记载为激光器件20，指的是全部多个分色棱镜的情况下记载为分色棱镜30。
硅基板10具有第一平面11和第二平面12，第二平面通过厚度方向的台阶13形成于比第一平面11低的位置。台阶13以阶梯状形成于第一平面11的水平方向上，激光元件20沿着以阶梯状形成的台阶13的台阶端面，被接合于第一平面11上。
分色棱镜30在第二平面12上分别与激光元件20相对应地接合。即，分色棱镜31接合于从激光元件21出射的激光的入射的位置上，分色棱镜32接合于从激光元件22出射的激光的入射的位置上，分色棱镜33接合于从激光元件23出射的激光的入射的位置上。
硅基板10的第一平面11上形成有用于接合激光元件20的由Au(金)构成的微凸块结构的接合部40。接合部40与激光元件20的下表面的电极(未图示)电连接，并通过第一平面11上所形成的多个电极图案46与外部的激光元件驱动电路(未图示)电连接。
第二平面12上形成有用于接合分色棱镜30的由Au(金)构成的微凸块结构的接合部50。另外，接合部40和接合部50的详情在以后进行叙述。激光元件20可以是直接发出各种颜色的激光的激光元件，也可以是是SHG(Second Harmonic Generation：二次谐波产生)方式的激光元件等。另外，在SHG方式的情况下，需要配置使来自激光元件20的激光入射并产生二次谐波的波长转换元件。
接下来，对激光光源装置1的动作的概略进行说明。一旦经由电极图案46及接合部40供给来自外部的激光元件驱动电路的驱动电流，激光元件20就出射各自的激光。作为一个实例，激光元件21为红色激光元件，出射红色激光21a(以下，简称为R激光21a)，激光元件22是绿色激光元件，出射绿色激光22a(以下，简称为G激光22a)，激光元件23为蓝色激光元件，出射蓝色激光23a(以下，简称为B激光23a)。
从激光元件21出射的R激光21a入射于对应的分色棱镜31，分色棱镜31为反射构件，将R激光21a反射并朝向位于旁边的分色棱镜32出射。分色棱镜32使R激光21a入射并进行选择性透射，又，使从激光元件22出射的G激光22a入射并选择性地反射。由此，分色棱镜32对R激光21a和G激光22a进行合波，使RG激光24朝向位于旁边的分色棱镜33出射。
分色棱镜33使RG激光24入射并选择性地透射，又，使从激光元件23出射的B激光23a入射并选择性地反射。由此，分色棱镜33对RG激光24和B激光23a进行合波，并出射RGB激光25。即，RGB激光25是将R激光21a、G激光22a及B激光23a合波后的激光。通过外部的空间光调制单元(未图示)将RGB激光25转换为影像光，通过投影光学单元(未图示)投影于屏幕(未图示)上，从而能够显示高图像质量的全彩影像。
图2是图1的AA'剖面图。
接下来，利用图2，对激光光源装置1中的、激光元件和分色棱镜的高度的关系进行说明。图2中，激光元件22沿着形成于硅基板10的第一平面11上的台阶13的端面，通过接合部40与硅基板10接合。另外，激光元件22的出射面22b也可以以比台阶13的端面稍微突出一点的方式进行接合。
由此，从出射面22b出射的G激光22a能够不被第一平面11遮住地出射。另外，在出射面22b的下端部具有出射口22c，G激光22a从出射口22c出射。G激光22a从出射口22c出射后，如图所示，以规定的角度θ一边逐渐扩大一边前进。
又，与激光元件22相对应地接合的分色棱镜32在比第一平面11低台阶13的高度大小的第二平面12上，通过接合部50与硅基板10接合。通过上述的构成，分色棱镜32被配置于规定的比激光元件22低的位置上。
在此，成为G激光22a的光路的中心的光轴22d决定台阶13的高度H，以使其通过分色棱镜32的厚度的大约一半的位置。通过这样的配置，即使G激光22a的光路如图示那样一边以角度θ扩大一边入射至分色棱镜32，分色棱镜32也能够使扩大了的光路的全部G激光22a入射，并照原样反射、出射。
硅基板10具有第一平面11和第二平面12，第二平面12通过厚度方向的台阶13形成于比第一平面11降低高度H的位置上，激光元件20接合于第一平面11，分色棱镜30接合于第二平面12。通过这样的结构，激光元件20和分色棱镜30的高度关系被最优化，分色棱镜30能够不损失激光的光路的扩大地全部入射。因此，激光光源装置1的光损失较小，且在与外部的光电路或光调制器(未图示)的结合效率方面效果显著。
分色棱镜30为了入射激光需要规定的厚度，在较低位置的第二平面12上与硅基板10接合。因此，硅基板10吸收分色棱镜30的厚度，能够极薄地实现激光光源装置1。另外，虽然图2示出了激光元件22和分色棱镜32的高度关系，但激光元件21和分色棱镜31、以及激光元件23和分色棱镜33的高度关系也是同样。
图3是激光光源装置1的俯视图。
以下，利用图3对激光光源装置1的激光的光路长度进行说明。另外，图3中，省略接合部40、50和电极图案46的图示。图3中，如前所述，硅基板10的台阶13以阶梯状形成于第一平面11的水平方向上，激光元件20沿着以阶梯状形成的台阶13的台阶端面，被接合于第一平面11上。
从激光元件21出射的R激光21a入射于分色棱镜31，被分色棱镜31以直角反射，透过分色棱镜32和分色棱镜33入射于外部的透镜2。又，从激光元件22出射的G激光22a入射于分色棱镜32，被分色棱镜32以直角反射，透过分色棱镜33入射于外部的透镜2。进一步地，从激光元件23出射的B激光23a入射于分色棱镜33，被分色棱镜33以直角反射，入射于外部的透镜2。
外部的透镜2是用于将合波后的RGB激光25传达至外部的空间光调制单元(未图示)的光学零件。又，如前所述，各激光一边扩大一边前进，但在此，为了使说明容易理解，以直线表示光路。
如图所示，从激光元件20分别出射的R激光21a、G激光22a、B激光23a的光路相互平行且相距距离I1。该距离I1越短，硅基板10的尺寸就能越小，但由于结合部40(参照图1)的图案上的制约或将激光元件20表面活性化接合的工具(未图示)的制约等，需要规定的距离。由于距离I1存在，假设将全部激光元件20排成一横列的情况下，在分色棱镜30反射并到达反射透镜2的各个激光的光路长度就变得不同。
假设将全部激光元件20横向排成一列的情况下，相比于距透镜2最近的位置的激光元件23的B激光23a的光路长度，距透镜2最远的位置的激光元件21的R激光21a的光路长度长出距离I1的2倍。这样，若光路长度不同的话，则如前所述，由于激光以角度θ扩大，所以光路长度较短的B激光23a的光路直径(光束直径)就变小，光路长度较长的R激光21a的光路直径(光束直径)就变大。其结果，被分色棱镜33合波的RGB激光25就作为各色激光的不均匀的光路直径重叠后的光束到达透镜2。因此，在对这样的RGB激光25进行了调制的情况下，存在在影像中产生颜色浓淡不匀匀等故障而成为问题的可能性。
为了解决该问题，在激光光源装置1中形成如下结构：在水平方向上以阶梯状形成第一平面11和第二平面12之间的台阶13，沿着该台阶13的端面将激光元件20结合到第一平面11上。并且，使水平方向的阶梯状的台阶13的每段的距离I2与上述光路之间的距离I1相等。因此，激光光源装置1的构成为，将光路之间的距离I1与每一个台阶的距离I2抵消，全部激光的光路长度变得相等。
距透镜2最远的位置的激光元件21被结合于阶梯状的台阶的最跟前，即，距分色棱镜31最近、不存在距离I2的位置上。又，距透镜2中间的位置的激光元件22被结合于阶梯状的台阶的第一段的位置上，即，相对于分色棱镜32存在距离I2的位置上。进一步地，距透镜2最近的位置的激光元件23被结合于阶梯状的台阶的第二段的位置上，即，相对于分色棱镜33存在二倍距离I2的位置上。
这样，通过将台阶13形成为水平方向的阶梯状，沿着台阶13的端面接合激光元件20，从而使激光元件20和与该激光元件20对应的分色棱镜30的距离不同，令全部激光的光路长度相等。其结果，入射于透镜2的RGB激光25的各个颜色的光路直径相等，因此能够得到不会颜色浓淡不均匀等的高图像质量的影像。
另外，也能够构成如下：若在激光元件20和分色棱镜30之间的光路上配置透镜，并对其控制以使各激光不会扩大的话，则即使光路长度不同，光路直径也不变。然而，可能产生以下问题：若在硅基板10上配置透镜的话，则会增加透镜的安装工序和调整工序，又，通过确保用于透镜的空间，硅基板10的尺寸变大。因此，在激光光源装置1中，通过使各激光的光路长度相等，则不需要硅基板10上的透镜，在制造工序的简化和装置的小型化薄型化方面获得较大效果。
图4是示出激光光源装置1的制造工序的工序表。
首先，通过在经由LSI的形成工序而形成的硅基板10的表面上进行深蚀刻加工以形成台阶13，从而形成如图1所示那样的第一平面11和第二平面12(步骤ST1：台阶形成工序)。如前所述，所形成的台阶的高度H由激光元件和分色棱镜的高度关系来确定，为100～500μm左右。
接下来，在硅基板10的第一平面11和第二平面12上形成微凸块结构的接合部40、50(步骤ST2：接合部形成工序)。
图5是示出接合部形成工序的详情的工序图。图5的(a)～图5的(f)是在厚度方向切开如图1所示的硅基板10的第一平面11的一部分的放大剖面图。
首先，在硅基板10的第一平面11的表面上形成作为金属材料的金的Au膜41(参照图5的(a))。
接着，在成为接合部40的区域40a的部分上形成用于留下Au膜41以作为电极的抗蚀剂膜42(参照图5的(b))。即，该区域40a成为接合部40。
接着，进行蚀刻，去除未被抗蚀剂膜42覆盖的区域的Au膜41，形成电极(参照图5的(c))。由此，在区域40a，Au膜41作为电极得以形成。
接着，去除了抗蚀剂膜42之后，在Au膜41的电极的表面上形成用于微凸块的抗蚀剂膜44(参照图5的(d))。抗蚀剂膜44形成为例如俯视来看排列有多个较小的大致圆形的点的图案。
接着，进行半蚀刻，在抗蚀剂膜44的点状的缝隙的Au膜41上形成规定深度的沟槽41a(参照图5的(e))。
接着，去除抗蚀剂膜44，形成有多个微凸块45的区域40a作为接合部40得以形成(参照图5的(f))。由此，在区域40a的Au膜41的表面上形成有利用沟槽41a产生的、以点状排列的多个微凸块45。另外，在各微凸块45的缝隙、即、沟槽41a的底部残留有Au膜41，各微凸块45的下部通过Au膜41连接，因此区域40a的整体为能够作为电极而导通的状态。另外，第二平面12上所形成的接合部50也通过同一工序而形成。
又，在硅基板10的表面上形成微凸块以外的电极图案46等(参照图1)的情况下，符合电极图案46地对通过图5的(b)的工序而形成的抗蚀剂膜42进行图案化。进一步地，对符合电极图案46地图案化后的抗蚀剂膜42进行蚀刻(参照图5的(c))，从而能够形成电极图案46等。根据以上所说明的接合部形成工序，能够在硅基板10的表面上总括且高效地制造具有由Au膜构成的微凸块结构的接合部40、50及电极图案46等。
图6是将在接合部形成工序(ST2)所形成的接合部40的一部分放大了的立体图。
如图6所示，微凸块45为由Au构成的大致圆柱状，作为一个实例，以直径8μm、高度2μm左右形成。如前所述，由于各微凸块45的缝隙、即、沟槽41a的底面存在Au膜41，因此各微凸块45通过Au膜41机械性连接及电连接，作为一体化的电极而构成。
以下，对利用微凸块结构的接合部40、50进行的光学元件接合工序和合波器接合工序中所使用的表面活性化接合技术的概略进行说明。
表面活性化接合技术是通过等离子体处理等去除覆盖物质表面的氧化膜、灰尘(污垢物)等非活性层并使其活性化，使表面能量高的原子相互接触，从而利用原子之间的黏着力进行接合的技术。但是，即使是表面活性化接合技术，若平坦的接合面之间的接合缺乏一定程度(100～150℃)上的加热的话，也无法进行接合。激光光源装置1中，应进一步降低接合温度，通过在接合面的一侧即硅基板10的接合部40、50上形成易塑性变形的、由Au的材质构成的微凸块45，能够实现常温下的接合。
在此，对表面活性化接合的原理进行说明。在实际存在的表面(接合部40、50等)上存在有氧化膜、污垢。因此，进行等离子体清洗或利用离子束的溅射蚀刻，使接合部40、50的表面活性化，使接合部40，50为露出具有原子键的原子的活性状态。由此，能够通过使作为接合的对象的、激光元件20和分色棱镜30的下表面的Au膜与接合部40，50接触，而进行原子间接合。
由于表面活性化接合为无加热接合，具有下述的各优点。
1.不产生由热膨胀系数差的残留应力导致的零件损坏。
2.没有对于零件的热应力，而不产生零件的功能劣化。
3.由于是无加热及固相接合，因此不会产生安装时的位置偏差。
4.不会产生对其他零件的热影响。
5.用于是原子的直接接合，接合层不会随时间经过而老化。
接着，在硅基板10的第一平面11的接合部40上接合作为光学元件的激光元件20(步骤ST3：光学元件接合工序)。利用图7的(a)对光学元件接合工序进行说明。
在硅基板10的第一平面11上形成有接合部40，在该接合部40上通过上述接合部形成工序形成有多个微凸块。通过上述的表面活性化接合技术，在接合部40上分别接合激光元件20。接合之前，利用氩等离子体，对基板10的接合部40及激光元件20的下表面进行清洗，使各自的表面活性化。另外，在激光元件20的下表面的接合面上形成有Au膜(未图示)以作为电极。
例如在接合激光元件23的情况下，以加压工具3对激光元件23进行吸附，装载至硅基板10的接合部40的规定位置上。此时，为了使激光元件23在沿着台阶13的端面上的规定位置接合，需要进行精密的定位。例如，通过在接合部40的规定位置上赋予校准标记(未图示)，能够进行激光元件23的定位。
一旦对激光元件23进行定位并使其装载至规定位置上，则通过加压工具3对激光元件23施加规定载荷。由此，接合部40的微凸块45(参照图6)与激光元件23的下表面的Au膜接触，通过加压使微凸块45在厚度方向上稍微变形。其结果，通过使微凸块45的Au和激光元件23的下表面的Au膜一起活性化，则硅基板10和激光元件23得以在常温下被接合(表面活性化接合)。另外，激光元件21及22也同样地被接合。
接着，在硅基板10的第二平面12的接合部50上接合作为合波器的分色棱镜30(步骤ST4：合波器接合工序)。合波器接合工序ST4进一步具有ST41至ST47的细化工序。利用图7的(b)以及图8对合波器接合工序ST4进行说明。
如图7的(b)所示，通过加压工具3对作为第一合波器的分色棱镜33进行吸附，并将其装载于硅基板10的第二平面12上所形成的接合部50的规定位置上。在此，分色棱镜33与激光元件23对应，并装载于对来自激光元件23的B激光23a(参照图1)进行反射的位置上。另外，由于分色棱镜33也需要精密的定位，例如利用设置于接合部50的规定位置上的校准标记(未图示)即可。
接着，利用加压工具3对分色棱镜33施加规定载荷K，从而进行与激光元件同样的表面活性化接合(ST41)。另外，在分色棱镜30的底面上形成有Au膜。又，分色棱镜30为分色镜的话，功能性上也是可以的，但由于镜子较薄，向硅基板10的接合较为困难。但是，由于分色棱镜30的底面为三角形的面，因此通过在该底面上形成Au膜，能够在硅基板10上进行可靠的接合。
接着，从外部对激光元件22和激光元件23供给驱动电流，出射G激光22a和B激光23a(ST42)。
接着，如图8的(a)所示，在出射了G激光22a和B激光23a的状态下，通过加压工具3对作为第二合波器的分色棱镜32进行吸附，并将其装载于硅基板10的第二平面12上所形成的接合部50的规定位置上。并且，通过外部的检测器4，对被分色棱镜32合波了的GB激光26(即，G激光22a和B激光23a的合波)进行检测。在此，为使G激光22a和B激光23a的光路在规定位置上重合，利用加压工具3根据X轴方向和Y轴方向及角度来调整分色棱镜32的位置，以进行定位(ST43)。
接下来，在分色棱镜32的定位之后，通过加压工具3对分色棱镜32施加规定的载荷K，进行表面活性化接合(ST44)。
接着，从外部对全部激光元件20供给驱动电流，出射R激光21a、G激光22a和B激光23a(ST45)。
接着，如图8的(b)所示，在出射了R激光21a、G激光22a和B激光23a的状态下，通过加压工具3对作为第三合波器的分色棱镜31进行吸附，并将其装载于硅基板10的第二平面12上所形成的接合部50的规定位置上。并且，通过检测器4，对通过装载分色棱镜32而合波了的RGB激光25(即，R激光21a、G激光22a和B激光23a的合波)进行检测。在此，为使R激光21a、G激光22a和B激光23a的光路在规定位置上重合，利用加压工具3根据X轴方向和Y轴方向及角度来调整分色棱镜31的位置，以进行定位(ST46)。
接下来，在分色棱镜31的定位之后，通过加压工具3对分色棱镜31施加规定的载荷K，进行表面活性化接合(ST47)。这样，通过实施步骤ST41至ST47，完成合波器接合工序ST4，能够完成出射至外部的RGB激光25的光路被高精度调整了的激光光源装置。
如上所述，由于通过表面活性化接合技术在硅基板上对激光元件和分色棱镜进行接合而集成化，因此激光光源装置1在空间效率方面具有优异的效果，极薄且小型化。又，由于在激光光源装置1中通过热传导率优异的Au将激光元件直接接合于硅基板，因此激光光源装置1放热效果显著，适用于便携设备中所搭载的微型投影仪。
又，通过无需加热的使用了微凸块的表面活性化接合技术，对激光元件和分色棱镜进行接合。因此，在激光光源装置1中，由硅基板和激光元件的热膨胀系数差造成的变形的产生得以抑制，因此不会有热应力，不产生零件的功能劣化。又，在激光光源装置1中，由于安装时的位置偏差较少，因此能够出射被高精度地合波的RGB激光，能够作为没有颜色浓淡不均等的高性能的投影仪来使用。
进一步，在激光光源装置1中，由于能够仅通过调整两个分色棱镜的位置就实现出射至外部的RGB激光的光路调整，因此光路调整极为容易。
图9是示出另一激光光源装置60的概要结构的图。
以下，利用图9，对激光光源装置60进行说明。激光光源装置60中，与激光光源装置1相同的要素赋予相同序号并省略重复说明。激光光源装置60的基本结构为，除了具有激光光源装置1的结构外，还将驱动激光元件的IC芯片安装于硅基板上，进一步进行集成化。
激光光源装置60具有：硅基板10；搭载于硅基板10上的作为光学元件的多个激光元件21、22、23；作为合波器的多个分色棱镜31、32、33；以及驱动IC61。另外，关于激光元件21、22、23和分色棱镜31、32、33的构成、动作，由于与激光光源装置1相同，省略其说明。
通过表面活性化接合将驱动IC61接合于第一平面11上，从外部接收电源的供给，驱动多个激光元件20，使R激光21a、G激光22a、B激光23a分别出射。驱动IC61和激光元件20根据形成于第一平面11上的布线图而被电连接，但图9中省略布线图。
将驱动IC61接合于硅基板10上的工序能够在激光光源装置1的制造工序中的光学元件接合工序(步骤ST3)中，与激光元件20的接合同时实施，因此省略其说明。
如上所述，在激光光源装置60中，由于将驱动激光元件20的驱动IC61搭载于硅基板10上，因此不需要将驱动IC61配置于外部，而是使其集成化，能够极小型化。又，在激光光源装置60中，通过内置驱动IC61，则也能减少向激光光源装置的配线数量，因此能够简化激光光源装置的电连接单元，在装配性方面具有显著效果。
与激光光源装置1及60相关地示出的结构图或工序表等并不限定于此，只要满足本发明的要点，就可以进行任意的变更。又，在激光光源装置1及60中示出了搭载RGB这3个激光元件的实例，但激光元件的个数并不限定于此，例如，激光元件可以为两个，进一步地，也可以搭载4个以上的激光元件。
由于能够极小型薄型地构成上述激光光源装置1及60，因此能够广泛作为移动电话等便携设备中所搭载的微型投影仪用光源装置等来使用。

Claims (5)

1.一种激光光源装置的制造方法，其特征在于，具有以下工序：
在硅基板上通过厚度方向的台阶形成第一平面和位于比所述第一平面低的位置上的第二平面；
在所述第一平面上形成具有由Au构成的微凸块结构的第一接合部；
在所述第二平面上形成具有由Au构成的微凸块结构的第二接合部；
通过表面活性化接合技术将出射激光的第一光学元件及第二光学元件接合于所述第一接合部；
通过表面活性化接合技术将合波器接合于所述第二接合部，所述合波器直接接收来自所述第二光学元件的激光，并对来自所述第一光学元件的激光及来自所述第二光学元件的激光进行合波；
对所述第一光学元件、所述第二光学元件以及所述合波器进行接合后，使激光从所述第一光学元件以及所述第二光学元件出射，调整反射构件的位置，以使来自所述第一光学元件的激光的光路与来自所述第二光学元件的激光的光路重合，所述反射构件将来自所述第一光学元件的激光向所述合波器反射；以及
通过表面活性化接合技术，在经调整的位置上将所述反射构件接合于所述第二接合部，
通过使所述第一光学元件及所述反射构件之间的距离和所述第二光学元件及所述合波器之间的距离不同，来将从所述第一光学元件至所述合波器的光路长度和从所述第二光学元件至所述合波器的光路长度设定为相等。
2.根据权利要求1所述的激光光源装置的制造方法，其特征在于，
进一步具有出射激光的第三光学元件，以及第二合波器，所述第二合波器对来自所述第三光学元件的激光和已通过所述合波器合波了的来自所述第一光学元件的激光及来自所述第二光学元件的激光进行合波，
在调整所述反射构件的位置的工序中，调整所述反射构件的位置，以使来自所述第三光学元件的激光的光路与已通过合波器合波了的来自所述第一光学元件的激光及来自所述第二光学元件的激光的光路重合。
3.根据权利要求1所述的激光光源装置的制造方法，其特征在于，
所述硅基板的所述厚度方向的台阶在所述第一平面的水平方向上形成为阶梯状，所述第一光学元件及所述第二光学元件被配置于所述厚度方向的台阶的形成为阶梯状的端面上。
4.根据权利要求1所述的激光光源装置的制造方法，其特征在于，
所述第一光学元件及所述第二光学元件为激光元件，所述合波器为分色镜棱镜。
5.根据权利要求1所述的激光光源装置的制造方法，其特征在于，
进一步具有将驱动所述第一光学元件及所述第二光学元件的驱动IC搭载于所述硅基板上的工序。
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