CN105229373A - 激光模块、光源装置、以及激光模块的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供能够在安装基板上安装了多个激光元件的状态下进行老化测试来排除不合格的激光元件的激光模块。激光模块具有：多个激光元件，发出激光；驱动器IC，驱动多个激光元件；安装基板，安装了多个激光元件以及驱动器IC；共用电极端子，被连接了多个激光元件的共用电极；多个单独电极端子，被分别连接了多个激光元件的单独电极；多个驱动器端子，被连接了驱动器IC；以及多个检查用端子，与共用电极端子以及多个单独电极端子分别连接，被连接用于进行多个激光元件的老化测试的外部电源，激光元件的个数以及检查用端子的个数分别比驱动器端子的个数更多。

Description

激光模块、光源装置、以及激光模块的制造方法

技术领域

本发明涉及在基板上安装了激光元件的激光模块、使用了该激光模块的光源装置、以及激光模块的制造方法。

背景技术

在例如投影多色图像的投影仪等的光源用的激光模块中，使用红色、绿色以及蓝色(RGB)这3色的激光光源。特别是，在投影立体图像的立体显示器(volumetricdisplay)等中，为了针对每种颜色在不同的深度位置投影(空间复用)图像，需要多个相同波长的LD(激光二极管)元件。因此，在这样的用途中，包括针对每个波长而复用的LD阵列的激光模块被用作光源装置。

由于在作为激光光源的LD元件中包括一定比例的不合格品，所以在制造包括LD元件的激光模块时，进行在高温环境下使LD元件驱动的同时测量各种特性来挑选初始不合格品的老化(burn-in)测试。

在专利文献1中，公开了用于进行集成半导体激光装置的老化测试的老化测试装置。该老化测试装置具有：恒温槽，能够收容多个集成半导体激光装置；发光二极管，接收从各半导体激光器输出的光；激光用连接线，分别与各半导体激光器的p侧电极连接；多通道选择器，选择各激光用连接线中的供给电流的线；PD用连接线，分别与各发光二极管连接；多通道电源，对由多通道选择器所选择的激光用连接线供给电流；以及温度控制器，调整恒温槽的温度。

另外，在专利文献2、3中，公开了在基板上配置有LD阵列、阵列光波导、光纤阵列等的光通信用的阵列型激光模块。在光通信用的激光模块中，为了进行波分复用，对波长各自不同的LD元件进行阵列化。在这样的光通信用的激光模块中，只要1个LD元件有缺陷，就得不到与该LD元件对应的波长，模块整体成为不合格品。因此，已知如下技术：以改善成品率为目的，使LD阵列具有冗余性，从LD阵列中选择合格品并与光纤阵列光耦合，从而改善激光模块的合格率(参照例如专利文献4、5)。

在专利文献4中，记载了如下的光阵列链接模块，具备：LD阵列，将针对所需通道数而预计到不合格数的多个LD连续设置而成；光纤阵列电缆，与各个LD对应地连续设置光纤而成；以及透镜阵列，与各个LD对应地连续设置透镜而成、且介于LD阵列与光纤阵列电缆之间，使LD阵列和光纤阵列电缆按期望地光耦合。在该模块中，与LD阵列的不合格LD对应的光纤被按期望地切断，排列与期望通道数相等数量的光纤。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-194288号公报

专利文献2：日本特开2001-007403号公报

专利文献3：日本特开平07-209556号公报

专利文献4：日本特开平06-059168号公报

专利文献5：日本特开平06-186457号公报

发明内容

一般而言，关于在激光模块中包含的激光元件，不是以芯片的状态，而是在安装到可散热的基板上且组装成激光模块之后，进行老化测试。因此，当在安装的多个激光元件中只要包括1个不合格品的情况下，即使其它激光元件是合格品，该激光模块仍成为不合格品。因此，期望的是，在为了提高激光模块的成品率，在制造中进行老化测试，即使当在基板上安装的激光元件中有不合格品的情况下，也能够排除该不合格品而得到合格的激光模块。

另外，在使用与RGB这3色对应的多个LD阵列的情况下，由于LD元件的材料针对每种颜色不同，而LD元件的不合格率也针对每种颜色而不同。因此，为了提高激光模块或者光源装置的成品率，需要考虑每种颜色的不合格率。

因此，本发明的目的在于提供一种能够在安装基板上安装了多个激光元件的状态下进行老化测试来排除不合格的激光元件的激光模块及其制造方法。另外，本发明的目的在于提供一种光源装置，包括与红色、绿色以及蓝色这3色对应地分别复用的激光元件的阵列，相比于不具有本结构的情况改善了成品率。

一种激光模块，其特征在于，具有：多个激光元件，发出激光；驱动器IC，驱动多个激光元件；安装基板，安装了多个激光元件以及驱动器IC；共用电极端子，被连接了多个激光元件的共用电极；多个单独电极端子，分别被连接了多个激光元件的单独电极；多个驱动器端子，被连接了驱动器IC；以及多个检查用端子，与共用电极端子以及多个单独电极端子分别连接，被连接了用于进行多个激光元件的老化测试的外部电源，多个激光元件的个数以及多个检查用端子的个数分别比多个驱动器端子的个数更多。

优选的是，在上述激光模块中，多个激光元件、共用电极端子以及多个单独电极端子配置于安装基板的上表面，多个检查用端子配置于安装基板的底面，经由从安装基板的上表面贯通到底面的贯通电极与共用电极端子以及多个单独电极端子分别连接。

优选的是，在上述激光模块中，多个驱动器端子通过引线键合与和多个激光元件中的合格的激光元件对应的单独电极端子选择性地连接。

优选的是，在上述激光模块中，多个激光元件在安装基板上以面朝下的方式被安装，对共用电极端子连接多个激光元件的n电极，对多个单独电极端子分别连接多个激光元件的p电极。

另外，一种激光模块，其特征在于，具有：多个红色激光元件，发出红色激光；多个绿色激光元件，发出绿色激光；多个蓝色激光元件，发出蓝色激光；驱动器IC，驱动多个红色激光元件、多个绿色激光元件以及多个蓝色激光元件；安装基板，安装了多个红色激光元件、多个绿色激光元件、多个蓝色激光元件以及驱动器IC；共用电极端子，被连接了多个红色激光元件、多个绿色激光元件以及多个蓝色激光元件的共用电极；多个单独电极端子，被分别连接了多个红色激光元件、多个绿色激光元件以及多个蓝色激光元件的单独电极；多个驱动器端子，被连接了驱动器IC；以及多个检查用端子，与共用电极端子以及多个单独电极端子分别连接，被连接用于进行多个红色激光元件、多个绿色激光元件以及多个蓝色激光元件的老化测试的外部电源，多个红色激光元件、多个绿色激光元件及多个蓝色激光元件的个数以及多个检查用端子的个数分别比多个驱动器端子的个数更多。

优选的是，在上述激光模块中，还具有：多个第1光纤，配置于安装基板上，对来自多个激光元件的激光进行波导；光纤连接器，安装于多个第1光纤的端部；以及多个第2光纤，经由光纤连接器与多个第1光纤分别连接，多个激光元件的个数以及第1光纤的根数比第2光纤的根数更多。

另外，一种光源装置，其特征在于，具有：多个激光元件分别是发出红色激光的红色激光元件、且第1光纤及第2光纤是对红色激光进行波导的第1及第2红色光纤的上述激光模块；多个激光元件分别是发出绿色激光的绿色激光元件、且第1光纤及第2光纤是对绿色激光进行波导的第1及第2绿色光纤的上述激光模块；多个激光元件分别是发出蓝色激光的蓝色激光元件、且第1光纤及第2光纤是对蓝色激光进行波导的第1及第2蓝色光纤的上述激光模块；以及光纤束组合器，固定多个第2红色光纤、多个第2绿色光纤以及多个第2蓝色光纤而形成光纤束。

另外，一种光源装置，其特征在于，具有：第1激光模块、第2激光模块、第3激光模块、以及光纤束组合器，该第1激光模块包括：多个第1激光元件，用于发出红色激光；多个第1红色光纤，对来自多个第1激光元件的红色激光分别进行波导；第1光纤连接器，与多个第1红色光纤连接；以及多个第2红色光纤，经由第1光纤连接器与多个第1红色光纤的一部分分别连接，该第2激光模块包括：多个第2激光元件，用于发出绿色激光；多个第1绿色光纤，对来自多个第2激光元件的绿色激光分别进行波导；第2光纤连接器，与多个第1绿色光纤连接；以及多个第2绿色光纤，经由第2光纤连接器与多个第1绿色光纤的一部分分别连接，该第3激光模块包括：多个第3激光元件，用于发出蓝色激光；多个第1蓝色光纤，对来自多个第3激光元件的蓝色激光分别进行波导；第3光纤连接器，与多个第1蓝色光纤连接；以及多个第2蓝色光纤，经由第3光纤连接器与多个第1蓝色光纤的一部分分别连接，该光纤束组合器固定多个第2红色光纤、多个第2绿色光纤以及多个第2蓝色光纤而形成光纤束。

优选的是，在上述光源装置中，第1激光元件的个数以及第1红色光纤的根数比第2红色光纤的根数更多，第2激光元件的个数以及第1绿色光纤的根数比第2绿色光纤的根数更多，第3激光元件的个数以及第1蓝色光纤的根数比第2蓝色光纤的根数更多。

优选的是，在上述光源装置中，红色激光元件的个数以及第1红色光纤的根数相对于第2红色光纤的根数的冗余度、绿色激光元件的个数以及第1绿色光纤的根数相对于第2绿色光纤的根数的冗余度、和蓝色激光元件的个数以及第1蓝色光纤的根数相对于第2蓝色光纤的根数的冗余度分别不同。

优选的是，在上述光源装置中，第2红色光纤的根数、第2绿色光纤的根数、以及第2蓝色光纤的根数相同。

在上述光源装置中，可以是第1及第2红色光纤、第1及第2绿色光纤以及第1及第2蓝色光纤是该波长下的菲尔模式光纤或者单模光纤，第1红色光纤、第1绿色光纤以及第1蓝色光纤的口径分别比第2红色光纤、第2绿色光纤以及第2蓝色光纤的口径更大。

另外，一种激光模块的制造方法，其特征在于，具有：在安装基板上形成被连接发出激光的多个激光元件的共用电极的共用电极端子、分别被连接该多个激光元件的单独电极的多个单独电极端子、被连接驱动该多个激光元件的驱动器IC的多个驱动器端子、和与该共用电极端子以及该多个单独电极端子分别连接的多个检查用端子的步骤；在安装基板上安装多个激光元件以及驱动器IC的步骤；以及将多个检查用端子连接到外部电源，进行在安装基板上安装的多个激光元件的老化测试的步骤，多个激光元件的个数以及多个检查用端子的个数分别比多个驱动器端子的个数更多。

根据上述激光模块、光源装置以及制造方法，能够在安装基板上安装了多个激光元件的状态下进行老化测试来排除不合格的激光元件。另外，根据上述光源装置，相比于不具有本结构的情况，能够改善包括与红色、绿色以及蓝色这3色对应地分别复用的激光元件的阵列的光源装置的成品率。

附图说明

图1是激光模块1的立体图。

图2是激光模块1的平面图以及侧面图。

图3是激光模块1的底面图。

图4是激光模块1的部分截面图。

图5是示意地示出激光模块1的内部构造的部分透视图。

图6是示出激光模块1的制造工序的例子的流程图。

图7是LD阵列20’的截面图。

图8是激光模块2的立体图。

图9是激光模块2的平面图。

图10是激光模块3的示意图。

图11是针对RGB这3色分别使用图10的激光模块3而构成的光源装置5的示意图。

图12是示出激光模块3的制造工序的例子的流程图。

图13是利用了激光模块2的投影装置100的概略结构图。

图14是使用了光源装置5的投影单元130的概略结构图。

图15是使用了投影单元130的眼镜型显示器110的概略结构图。

符号说明

1、2、3、3R、3G、3B：激光模块；4：光纤束组合器；5：光源装置；10、10’：硅基板；11：LD共用电极焊盘；12：LD单独电极焊盘；13：检查用p电极焊盘；14：LD连接用焊盘；15：驱动器用电极焊盘；16：检查用n电极焊盘；20、20’、21：LD阵列；24、25、25R、25G、25B：光纤阵列；26：光纤连接器；30：驱动器IC；61、64：引线键合；62、63：贯通电极

具体实施方式

以下，参照附图，对激光模块、光源装置以及制造方法进行说明。然而，希望理解的是，本发明不限于附图或者以下记载的实施方式。

该激光模块是可在立体型等的近眼式显示器、直视型的光场显示器等中应用的激光光源。在该激光模块中，预先在安装基板上制作老化测试用的电极以及布线，将考虑到成品率而附加了冗余性的多个激光元件安装到安装基板上。然后，在激光模块的制造中进行老化测试，挑选所安装的激光元件的合格品和不合格品，仅将合格的激光元件连接到安装基板上的驱动器IC。由此，在该激光模块中，在制造中进行老化测试，即使在有不合格的激光元件的情况下也能够排除该不合格品，从而实现提高成品率。

图1是激光模块1的立体图。图2(A)以及图2(B)分别是激光模块1的平面图以及侧面图。另外，图3是激光模块1的底面图。

在激光模块1中，作为主要构成要素，具有硅基板10、LD阵列20、驱动器IC30、光纤阵列40、子基板50等。激光模块1是在被称为Si平台的硅基板10的上表面安装了LD阵列20、驱动器IC30、光纤阵列40、子基板50等的集成化激光模块。

硅基板10是安装基板的一个例子，具有例如十几mm见方左右的大小。另外，在硅基板10上，设置了从上表面贯通到底面的硅贯通电极(through-siliconvia：TSV)。硅基板10搭载于用于对LD阵列20以及驱动器IC30等供给电信号的电路基板(未图示)上，从该电路基板经由贯通电极对LD阵列20、驱动器IC30等各元件供给电信号。

LD阵列20是例如包括作为激光元件的一个例子的多个LD元件的激光条。在图示的例子中，LD阵列20由配置成1列的10个LD元件构成。各LD元件的尺寸是例如250μm见方左右，作为10个的阵列，整体上具有几mm左右的长度。

在激光模块1中，使用考虑到LD元件的成品率而对其个数附加了冗余性的阵列。例如，假设LD元件的成品率是7成左右，作为激光模块1需要7个LD元件，则预先在硅基板10上安装10个LD元件，以使得在通过老化测试排除了不合格品之后剩下7个合格品。

在通过焊接等安装了驱动器IC30之后，通过表面活化接合，在硅基板10的上表面安装LD阵列20。另外，为了改善散热特性，并将硅基板10的表面作为基准面而高精度地定位，构成LD阵列20的各LD元件以使活性层位于硅基板10侧的方式、面朝下地被安装。由此，在相对硅基板10远离的一侧和靠近的一侧，分别配置LD元件的n电极和p电极。n电极是各LD元件的共用电极，p电极是每个LD元件的单独电极。

驱动器IC30是驱动LD阵列20的机构，具有至少控制向LD阵列20的电流供给的机构。驱动器IC30优选为安装有数字接口，并且更为优选地包括CPU、存储器等核心部分作为控制部。驱动器IC30具有例如几mm见方左右的大小，在硅基板10的上表面被焊接。

光纤阵列40具有与LD阵列20的各LD元件分别对应的多个光纤。构成光纤阵列40的各光纤是对从LD阵列20发出的激光进行波导的例如单模光纤(SMF)。另外，也可以在光纤阵列40的端部，作为耦合单元，一体地设置GI(GradedIndex，梯形折射率)透镜。另外，也可以代替设置光纤阵列40，而在例如硅基板10上安装平板状的光波导而对来自LD阵列20的激光进行波导。

子基板50是在下表面形成了用于保持光纤阵列40的槽的、例如“コ”字型的基板。子基板50被接合到硅基板10的上表面，固定光纤阵列40的端部。对子基板50使用硅基板或者玻璃基板。在子基板50被接合到硅基板10的状态下，构成光纤阵列40的各光纤的端部被光耦合到LD阵列20的对应的LD元件。另外，也可以在子基板50上预先固定将提高向LD元件的耦合效率的GI透镜和光纤阵列40的单模光纤熔接而成的透镜单元。

图4是激光模块1的部分截面图。另外，图5是示意地示出激光模块1的内部构造的部分透视图。另外，在图5中，符号10A以及10B分别表示硅基板10的上表面以及底面。

在硅基板10上，预先形成了用于将各元件电连接以作为激光模块1而动作的电极构造、以及用于供给外部电源并进行LD阵列20的老化测试的电极构造。如图2(A)～图5所示，硅基板10的电极构造由LD共用电极焊盘11、LD单独电极焊盘12、检查用p电极焊盘13、LD连接用焊盘14、驱动器用电极焊盘15、以及检查用n电极焊盘16等构成。这些电极焊盘通过引线键合61、64以及贯通电极62、63而相互连接。

LD共用电极焊盘11是共用电极端子的一个例子，形成于硅基板10的上表面。对LD共用电极焊盘11，通过引线键合61连接作为LD阵列20的共用电极的n电极。

LD单独电极焊盘12是单独电极端子的一个例子，形成于硅基板10的上表面。LD单独电极焊盘12由10个电极焊盘构成，各电极焊盘以与构成LD阵列20的10个LD元件分别对应的方式被条状地配置。对各个LD单独电极焊盘12，连接作为对应的LD元件的单独电极的p电极。

像这样，通过条状地形成LD单独电极焊盘12，即使在安装了激光条的LD阵列20时，也能够在各LD元件中单独地流过电流。另外，在安装预先各自分立的LD元件的情况下，LD单独电极焊盘12也可以不被分离为条状。

检查用p电极焊盘13以及检查用n电极焊盘16是用于进行老化测试的检查用端子的一个例子，形成于硅基板10的底面。检查用p电极焊盘13以与LD单独电极焊盘12分别对应的方式由10个电极焊盘构成。如图4以及图5所示，检查用p电极焊盘13分别经由从硅基板10的上表面贯通到底面的贯通电极62与对应的LD单独电极焊盘12连接。因此，LD阵列20的各LD元件的p电极被引出到硅基板10的底面侧，与对应的检查用p电极焊盘13连接。

另一方面，检查用n电极焊盘16由各LD元件共用的1个电极焊盘构成。检查用n电极焊盘16经由未图示的贯通电极与LD共用电极焊盘11连接。由此，各LD元件的n电极被引出到硅基板10的底面侧，与检查用n电极焊盘16连接。

在通过对检查用p电极焊盘13和检查用n电极焊盘16的引出部分65连接外部电源、将LD阵列20安装到硅基板10上的状态下，能够在各LD元件中单独地流过电流来进行老化测试。

LD连接用焊盘14是用于将LD阵列20连接到驱动器IC30的端子，以与LD单独电极焊盘12邻接的方式，形成于硅基板10的上表面。LD连接用焊盘14由与LD单独电极焊盘12分别对应的10个电极焊盘构成。如图4以及图5所示，LD连接用焊盘14经由从硅基板10的上表面贯通到底面的贯通电极63，与检查用p电极焊盘13分别连接。因此，构成LD阵列20的各LD元件的p电极经由LD单独电极焊盘12、贯通电极62、检查用p电极焊盘13、以及贯通电极63，与对应的LD连接用焊盘14连接。

驱动器用电极焊盘15是驱动器端子的一个例子，形成于硅基板10的上表面。如上所述，在激光模块1中，由于考虑到成品率而对LD元件的个数附加冗余性，驱动器用电极焊盘15的个数比LD阵列20的LD元件的个数更少。在反映这一情形而图示的例子中，对于10个LD元件，仅形成7个驱动器用电极焊盘15。驱动器用电极焊盘15通过引线键合64与LD阵列20中的、与通过老化测试而挑选出的合格的LD元件对应的LD连接用焊盘14选择性地连接。

图6是示出激光模块1的制造工序的例子的流程图。

首先，在硅基板10上，形成在上述说明的电极构造(步骤S1)。即，在硅基板10的上表面形成LD共用电极焊盘11、LD单独电极焊盘12、LD连接用焊盘14以及驱动器用电极焊盘15，在硅基板10的底面形成检查用p电极焊盘13以及检查用n电极焊盘16，在硅基板10的内部形成连接上表面和底面的各电极的贯通电极62、63等。

接下来，将驱动器IC30焊接到硅基板10(步骤S2)，之后，通过被动式对准，将LD阵列20表面活化接合到硅基板10的上表面(步骤S3)。此时，例如，通过使硅基板10和LD阵列20中设置的对准标志的位置对齐，来决定LD阵列20相对于硅基板10的位置。像这样，通过首先焊接并且之后进行表面活化接合，以不会对LD阵列20的各LD元件造成热影响的方式来安装LD阵列20。

在该状态下，进行LD阵列20的老化测试，挑选LD元件的合格品和不合格品(步骤S4)。此时，使用夹式连接器(clipconnector)等将检查用p电极焊盘13和检查用n电极焊盘16连接到外部电源，在处于激光模块1的外部的检查用驱动器的控制下，在LD阵列20的各LD元件中单独地流过电流。如果老化测试结束，则解除检查用p电极焊盘13和检查用n电极焊盘16与外部电源的连接。

接下来，将驱动器用电极焊盘15通过引线键合64连接到与在步骤S4中挑选出的合格的LD元件对应的LD连接用焊盘14(步骤S5)。另外，此时，也可以通过加工用激光器等从LD阵列20切断并去除在步骤S4中挑选出的不合格的LD元件。

另外，将光纤阵列40固定到子基板50，将两者通过主动式对准而表面活化接合到硅基板10(步骤S6)。此时，在使硅基板10和子基板50的相对位置变化的同时使得从LD阵列20发出激光，根据经由光纤阵列40发出的光的强度，进行主动式对准，决定子基板50相对于硅基板10的位置。由此，对在步骤S4中挑选出的合格的LD元件，连接光纤阵列40的单模光纤。以上，激光模块1的制造工序结束。

图7是LD阵列20’的截面图。在图1、图2(A)以及图4中，图示了由相互分割的多个LD元件构成的LD阵列20，但也可以在激光模块1中，使用图7所示那样的从1个半导体晶体取出了多个布线的LD阵列20’。在图7中，作为一个例子，示出了包括5个LD元件(激光元件)的LD阵列。

LD阵列20’由例如表示为Al_XIn_YGa_1-X-YN(0≤X≤1、0≤Y≤1、0≤X+Y≤1)的GaN系化合物半导体形成。如图7所示，LD阵列20’是依次层叠例如n型基板201、nGaN接触层202、nAlGaN包层203、nInGaN引导层204、活性层205、pInGaN引导层206、pAlGaN电子阻滞层207、pAlGaN包层208、以及p型接触层209而形成的。

另外，如图7所示，LD阵列20’在上部具有多个脊部21a～21e。在LD阵列20’中，在脊部21a～21e分别形成p电极210a～210e，在n型基板201的底面形成n电极200。另外，在脊部21a～21e的侧面，形成绝缘膜220。对于各脊部21a～21e，使用作为共用电极的n电极200、和作为单独电极的p电极210a～210e来独立地进行电流驱动，各脊部21a～21e作为单独的激光元件发挥功能。

图8是激光模块2的立体图。另外，图9是激光模块2的平面图。

在激光模块2中，作为主要构成要素，具有硅基板10、LD阵列20R、20G、20B、驱动器IC30、光纤阵列40R、40G、40B、子基板50等。激光模块1是发出单色激光的激光光源，相对于此，激光模块2是发出红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)的激光的激光光源。由于在这以外的点上，激光模块2具有与激光模块1同样的结构，所以以下，关于激光模块2，说明与激光模块1不同的部分，省略重复的说明。

LD阵列20R、20G、20B分别是包括发出红色、绿色以及蓝色激光的5个LD元件的激光条。在激光模块2中，也使用考虑到LD元件的成品率而对其个数附加了冗余性的阵列。另外，在图8以及图9中，LD阵列20R、20G、20B包括相同个数的LD元件，但也可以根据各色LD元件的材料、组成、构造等所导致的不合格率，在3个LD阵列之间使冗余度变化。

光纤阵列40R、40G、40B是与LD阵列20R、20G、20B的LD元件分别对应的单模光纤的阵列。

即使在激光模块2中，也在硅基板10中形成与激光模块1同样的电极构造。对LD共用电极焊盘11，通过3根引线键合61，共用地连接LD阵列20R、20G、20B的各LD元件的n电极。另一方面，在激光模块2中，与LD阵列20R、20G、20B的各LD元件对应地，分别形成各5个LD单独电极焊盘12R、12G、12B、检查用p电极焊盘(未图示)、以及LD连接用焊盘14R、14G、14B。另外，也可以根据3个LD阵列的冗余度，使它们的焊盘的个数也变化。

另外，在激光模块2中，关于驱动器用电极焊盘15R、15G、15B，比在3个LD阵列中包含的各5个LD元件更少，分别各形成3个。因此，驱动器用电极焊盘15R、15G、15B通过引线键合64，与LD阵列20R、20G、20B中的与通过老化测试挑选出的合格的LD元件对应的LD连接用焊盘14R、14G、14B选择性地连接。

通过这样的电极构造，即使在激光模块2中，也能够在对未图示的检查用p电极焊盘和检查用n电极焊盘连接外部电源，而将LD阵列20R、20G、20B安装到硅基板10上的状态下，在各LD元件中单独地流过电流来进行老化测试。

另外，即使在图8以及图9所示的激光模块2中，也可以对LD阵列20R、20G、20B的每一个使用图7所示的所谓未分割的LD阵列20’。

如以上说明，在激光模块1、2中，在硅基板10上预先制作与安装的LD元件相配合地附加了冗余性的个数的老化测试用的电极以及布线。然后，在激光模块1、2中，在制造中进行老化测试，在有冗余性的LD元件中，仅将确认为合格品的LD元件连接到驱动器IC30。像这样，在激光模块1、2中，使得即使在安装的LD元件中有不合格品的情况下也能够在制造中排除该不合格品，从而能够提高成品率。另外，在激光模块1、2中，由于还能够减少零件个数以及制造工时，所以不仅能够提高成品率，而且还能够同时达成制造成本的降低。

图10是激光模块3的示意图。另外，图11是针对RGB这3色分别使用图10的激光模块3而构成的光源装置5的示意图。

图11所示的光源装置5具有激光模块3R、激光模块3G、激光模块3B、以及光纤束组合器4。

在光源装置5中，作为RGB各色的光源，使用各色专用的激光模块。激光模块3R是第1激光模块的一个例子，经由光纤阵列25R发出红色的激光。激光模块3G是第2激光模块的一个例子，经由光纤阵列25G发出绿色的激光。激光模块3B是第3激光模块的一个例子，经由光纤阵列25B发出蓝色的激光。在激光模块3R、3G、3B中，仅发出的激光的波长相互不同，分别具有与图10的激光模块3同样的结构。

光纤束组合器4由例如石英玻璃构成，将来自各模块的光纤阵列25R、25G、25B捆束而固定，形成光纤束。特别是，光纤束组合器4以将包括光纤阵列25R、25G、25B中的各1根的3根光纤列层叠多个的方式来固定各光纤的端部，形成光纤束。像这样，在光源装置5中，并非在RGB的合波之后进行捆束，而是由光纤束组合器4捆束来自各激光模块3的RGB的光纤。

光纤阵列25R、25G、25B的根数是例如10根，在光源装置5中，将RGB3根光纤列层叠10组来阵列化。例如，在将光源装置5用作立体显示器的光源的情况下，各个光纤列发出在与10层的层次对应的相互不同的深度位置处成像的激光。

图10所示的激光模块3具有硅基板10’、LD阵列21、PD(发光二极管)阵列22、子基板23、第1光纤阵列24、第2光纤阵列25、光纤连接器26、以及驱动器IC30。LD阵列21、PD阵列22、子基板23、第1光纤阵列24以及驱动器IC30安装于硅基板10’上。

硅基板10’是例如设置有从上表面贯通到底面的硅贯通电极(through-siliconvia：TSV)、经由在底面集中配置的焊锡凸块与未图示的电路基板电连接的TSV型的基板。或者，硅基板10’也可以是FPC(Flexibleprintedcircuits，柔性印刷电路)型的基板。虽然在图10中未图示，在激光模块3的硅基板10’中也形成了与激光模块1的硅基板10同样的、LD共用电极焊盘11、LD单独电极焊盘12、检查用p电极焊盘13、LD连接用焊盘14、驱动器用电极焊盘15、检查用n电极焊盘16、引线键合61、64、以及贯通电极62、63。

LD阵列21是分别发出红色、绿色或者蓝色的相同颜色的激光的多个直接型激光器。图10所示的激光模块3R的LD阵列21是多个红色激光元件(第1激光元件)的一个例子，全部发出红色的激光。激光模块3G的LD阵列21是多个绿色激光元件(第2激光元件)的一个例子，全部发出绿色的激光。激光模块3B的LD阵列21是多个蓝色激光元件(第3激光元件)的一个例子，全部发出蓝色的激光。LD阵列21通过来自驱动器IC30的电流供给而被驱动。

经由设置于硅基板10’的上表面的宏凸块，在硅基板10’上通过表面活化接合安装LD阵列21。表面活化接合是指，在Ar(氩)等离子体处理等中，将覆盖物质表面的氧化膜、尘(污染)等惰性层去除并活化，使表面能量高的原子彼此接触，通过施加高负荷从而利用原子间的粘着力使之在常温下接合。

或者，也可以将LD阵列21作为红外区域的激光器，以分别光耦合的方式设置PPLN(PeriodicallyPoledLithiumNiobate，周期性极化铌酸锂)阵列(未图示)，将由各个LD元件生成的光波长变换为对应颜色的激光而发出。光耦合是指，以使从一方的光元件发出的光能够直接入射到另一方的光元件的方式，来决定相互位置关系。

如上所述，虽然在LD元件中包括一定比例的不合格品，但在将LD阵列21作为配对芯片的情况下，如果不在将各元件全部安装的状态下，就无法进行动作确认。因此，为了能够在老化测试(通电动作老化测试)之后排除不合格品，对LD阵列21包括需要个数以上的LD元件，附加某种程度的冗余性。

与光通信用的激光模块不同，在激光显示器用的激光模块中，波长频带(RGB)宽。因此，在RGB的各色激光器中，需要改变材料、组成以及构造，晶片尺寸也不同。因此，针对每种颜色LD元件的不合格率不同，所以在光源装置5中，需要考虑每种颜色的成品率的差异来决定激光模块3R、3G、3B的元件数。例如，为了在各激光模块的LD阵列21中稳定地得到10个合格品，需要使LD阵列21的元件数在各激光模块中(针对每种颜色)变化。因此，在光源装置5中，例如，以在激光模块3R(红色激光器)中为17个、在激光模块3G(绿色激光器)中为15个、在激光模块3B(蓝色激光器)中为16个的方式，使LD阵列21的元件数针对每种颜色变化。

例如，如果LD阵列21的元件数是15个，则即使在老化测试工序中最大产生5个不合格品，作为激光模块仍成为合格品。像这样，通过在各激光模块中使LD阵列21具有冗余性，从而改善激光模块3R、3G、3B的成品率。

PD阵列22是与LD阵列21的各元件对应地、在各LD元件相对于激光的发出方向的背面侧设置的多个发光二极管。PD阵列22的各元件接收对应的LD元件的后方光，监视其光量。与LD阵列21同样地，PD阵列22也在硅基板10’上通过表面活化接合被安装。

关于LD元件，由于长年变化而电流/光输出特性变动，所以为了将输出保持为恒定，优选为监视光量来进行反馈控制。因此，在激光模块3中，以将各LD元件的光量保持为恒定的方式，PD阵列22监视各LD元件的光量，根据检测到的光量，驱动器IC30控制对各LD元件供给的驱动电流。

子基板23是在下表面形成了用于保持第1光纤阵列24的槽的、例如“コ”字型的基板。子基板23被接合到硅基板10’，固定第1光纤阵列24的端部。对子基板23使用硅基板或者玻璃基板。与LD阵列21同样地，子基板23也在硅基板10’上通过表面活化接合被安装。也可以在子基板23的端部，作为耦合部件一体地设置GI(GradedIndex)透镜。另外，也可以对子基板23，代替“コ”字型的基板而使用V槽基板。

第1光纤阵列24是对从LD阵列21发出的激光分别进行波导的、该波长下的菲尔模式光纤或者单模光纤。在子基板23被接合到硅基板10’的状态下，第1光纤阵列24的端部与LD阵列21的各元件光耦合。第1光纤阵列24的根数与LD阵列21的元件数相同。例如，在激光模块3R、3G、3B中，由于将LD阵列21的元件数分别设为17个、15个、16个，所以第1光纤阵列24也分别设为17根、15根、16根。另外，为了使与LD阵列21的各元件的调芯(对准)变得容易，在第1光纤阵列24中，根据模式传输以及耦合效率的观点，期望使用与第2光纤阵列25相同的光纤，但为了增大制造上的调芯的容许值，也可以使用例如6μm等口径比第2光纤25大的光纤。在该情况下，虽然传输模式最终由于由第2光纤25决定的模式滤波的作用而产生耦合损失，但最终的波束品质不会劣化。

第2光纤阵列25是一端经由光纤连接器26与第1光纤阵列24光耦合、将来自LD阵列21的激光分别发出到激光模块3的外部的、该波长下的菲尔模式光纤或者单模光纤。激光模块3R、3G、3B的第2光纤阵列25分别相当于图11所示的光纤阵列25R、25G、25B。在激光模块3R、3G、3B的第2光纤阵列25中，与光纤连接器26相反的一侧的端部通过光纤束组合器4被固定，从其端部分别发出对应颜色的激光。

根据在光源装置5的用途中所需要的RGB激光的组的个数，决定第2光纤阵列25的根数。第2光纤阵列25的根数与第1光纤阵列24的根数不同，在激光模块3R、3G、3B中是相同的(例如10根)。但是，也可以根据RGB各自的光强度差等，改变第2光纤阵列的RGB的每一个的根数。

由于对于第1光纤阵列24的根数，与LD阵列21的元件数相配合地附加了冗余度，所以第2光纤阵列25的根数比第1光纤阵列24的根数更少。因此，第2光纤阵列25经由光纤连接器26与第1光纤阵列24选择性地连接。在激光模块3的制造过程中，当通过老化测试排除LD阵列21的不合格品时，以仅连接到合格的LD元件的方式来选择第2光纤阵列25的连接目的地。

另外，对于第2光纤阵列25，使用例如4μm等口径比第1光纤阵列24小的光纤。通过变换模场直径，LD阵列21侧的第1光纤阵列24成为易于调芯的大直径(例如6μm)的光纤。例如，在按照近眼式显示器等的用途使用一对一的投射系的情况下，眼球侧的第2光纤阵列25成为以显示无渗出的图像的方式与视网膜的视觉细胞相符合的光纤直径(例如4μm)。

光纤连接器26是连接第1光纤阵列24和第2光纤阵列25的连接器。对于光纤连接器26，可以使用市面销售的一般的构造的连接器。

驱动器IC30被焊接于硅基板10’的上表面。驱动器IC30是驱动LD阵列21等的机构，至少包括控制LD阵列21的驱动所需的电流供给的机构。驱动器IC30优选为安装有数字接口，并且更优选为包括CPU、存储器等核心部分作为控制部。

图12是示出激光模块3的制造工序的例子的流程图。另外，在制造激光模块3时，使用图1～图5，预先在硅基板10’上形成上述说明的电极构造。

在制造激光模块3时，首先，将驱动器IC30焊接到硅基板10’(步骤S11)。之后，将LD阵列21以及PD阵列22通过被动式对准而表面活化接合到硅基板10’(步骤S12)。在步骤S12中，例如，通过使在硅基板10’、LD阵列21、PD阵列22中设置的对准标志的位置对齐来决定LD阵列21以及PD阵列22相对于硅基板10’的位置。像这样，通过先焊接并且之后进行表面活化接合，以不会对LD阵列21等光元件造成热影响的方式来安装各元件。

在该状态下进行老化测试，确认在LD阵列21中是否包括不合格品，通过引线键合，连接确认为合格品的LD元件和驱动器IC30(步骤S13)。接下来，将第1光纤阵列24固定到子基板23，将两者通过主动式对准而表面活化接合到硅基板10’(步骤S14)。在步骤S14中，在使硅基板10’和子基板23的相对位置变化的同时使得从LD阵列21发出激光，根据经由第1光纤阵列24发出的光的强度，决定子基板23相对于硅基板10’的位置。进而，使用粘接剂，加强子基板23的接合(步骤S15)。

然后，从在第1光纤阵列24中的、与在步骤S13中确认为合格品的LD元件连接的光纤中，选择与第2光纤阵列25连接的10根光纤(步骤S16)。经由光纤连接器26将第2光纤阵列25(步骤S17)连接到第1光纤阵列24中的在步骤S16中所选择的10根光纤。由此，激光模块3的制造工序结束。

另外，也可以在步骤S14中将第1光纤阵列24和子基板23安装到硅基板10’之后，进行步骤S13的老化测试。

像这样，在激光模块3中，通过对LD元件和光纤进行阵列化，具有能够对LD元件和光纤一起进行调芯这样的优点。另外，通过在激光模块3R、3G、3B中将按颜色的LD阵列21安装到硅基板10’，能够在RGB的各色中单独地如通常的LD元件那样对LD元件进行老化测试。然后，通过对LD阵列21附加冗余性，能够在安装到硅基板10’之后进行老化测试，改善激光模块3的成品率。

另外，通过针对激光的各个颜色来设置激光模块3R、3G、3B，能够根据各色激光器的材料、组成、构造等所致的不合格率，使LD阵列21的冗余性变化。由此，还能够灵活地应对例如红色激光器由于材料廉价所以可以提高冗余性、但绿色激光器和蓝色激光器由于材料昂贵所以尽可能希望抑制冗余性这样的期望。

另外，在图10所示的激光模块3(图11所示的激光模块3R、3G、3B)中，也可以使用图7所示的所谓未分割的LD阵列20’作为LD阵列21。

图13是利用了激光模块2的投影装置100的概略结构图。

投影装置100是可在将激光模块2用作光源的、立体型等的近眼式显示器、直视型的光场显示器等中应用的投影装置的一个例子。投影装置100具有激光模块2、合波部70、投影部80、以及控制部90。

激光模块2根据从控制部90供给的图像信号，分别生成并发出RGB各色激光。各色激光分别经由光纤阵列40R、40G、40B向合波部70入射。另外，此处使用了RGB各色激光，但也可以还使用RGB的波长区域外、例如790nm至930nm范围的近红外激光。

合波部70将入射的RGB激光合波到1个光轴上而生成投影光，将该投影光发出到投影部80。合波部70既可以是熔合型光纤组合器，也可以是将光纤阵列40R、40G、40B的端部捆束而固定的光纤束组合器。或者，也可以代替光纤束组合器，而使用多芯光纤。

投影部80利用合波部70合波而得的投影光，在投影面83上投影图像。投影部80具有例如投射透镜81和MEMS扫描仪82。投射透镜81进行整形以使从合波部70发出的投影光照射到MEMS扫描仪82。MEMS扫描仪82在基于控制部90的控制下，在例如水平方向以及垂直方向上高速摇动，在投影面83上二维状地扫描经由投射透镜81入射的投影光。另外，扫描方式既可以是光栅扫描也可以是矢量扫描。

控制部90具有CPU、RAM、ROM等，控制投影装置100的动作。特别是，控制部90将图像数据供给到激光模块2而控制LD阵列20R、20G、20B的发光定时，将控制数据供给到投影部80而控制MEMS扫描仪82摇动的角度。由此，能够将激光模块2用作光源，在投影面83上投影期望的图像。

图14是使用了光源装置5的投影单元130的概略结构图。另外，图15是使用了投影单元130的眼镜型显示器110的概略结构图。

眼镜型显示器110是在使用者的头部上穿戴、将激光投影到使用者的视网膜而使图像被视觉辨认的NTE(near-to-eye，近眼)显示器。如图15所示，眼镜型显示器110具有眼镜型的框架120、投影单元130、130’、以及半反射镜140、140’。

框架120与一般的眼镜同样地，具有可在头部上穿戴的形状。投影单元130、130’具有大致L状的形状，被分别安装在左眼用和右眼用的镜片部分。在使用者将框架120戴到头部时，以分别与使用者的左眼和右眼对置的方式在投影单元130、130’的前端部安装半反射镜140、140’。由于为了进行自然的立体显示还需要再现两眼视差，所以当然装载右眼用和左眼用的投影单元，在各投影单元上显示考虑了两眼视差的不同的图像。另外，投影单元130’也具有与图14所示的投影单元130同样的结构。

图14所示的投影单元130在内部具有光源装置5、投影部180、以及控制部190。光源装置5发出与图像信号对应的强度的激光。投影部180对所传送的激光进行扫描而投影到使用者的左眼。控制部190根据投影的图像的图像数据，控制基于光源装置5的各色激光的发光定时、发光强度等。

投影部180具有投射透镜181和MEMS扫描仪182。投射透镜181进行整形以将从光源装置5发出的各色激光照射到MEMS扫描仪182。MEMS扫描仪182通过驱动部(未图示)在例如水平方向以及垂直方向上高速地摇动。MEMS扫描仪182使通过投射透镜181而聚光的各色激光Lb偏转而入射到使用者的左眼160，在其视网膜上二维状地扫描。像这样，眼镜型显示器110将使用者的视网膜用作投影面，在其上投影图像。使用者通过在视网膜上扫描的光，对与图像信号对应的图像进行视觉辨认。

如图14所示，在使用者的左眼160中，通过半反射镜140反射而入射从投影部180发出的激光Lb，并且外光La也透射半反射镜140而入射。即，眼镜型显示器110是在基于外光La的外景上重叠显示基于激光Lb的投影图像的、所谓穿透型(see-throughtype)的投影装置。但是，这是一个例子，使用了光源装置5的投影装置也可以不一定是穿透型。另外，上述光源装置5还能够应用于眼镜型以外的显示装置等。

Claims (11)

1.一种激光模块，其特征在于，具有：

多个激光元件，发出激光；

驱动器IC，驱动所述多个激光元件；

安装基板，安装了所述多个激光元件以及所述驱动器IC；

共用电极端子，被连接了所述多个激光元件的共用电极；

多个单独电极端子，分别被连接了所述多个激光元件的单独电极；

多个驱动器端子，被连接了所述驱动器IC；以及

多个检查用端子，与所述共用电极端子以及所述多个单独电极端子分别连接，被连接了用于进行所述多个激光元件的老化测试的外部电源，

所述多个激光元件的个数以及所述多个检查用端子的个数分别比所述多个驱动器端子的个数更多。

2.根据权利要求1所述的激光模块，其特征在于，

所述多个激光元件、所述共用电极端子以及所述多个单独电极端子配置于所述安装基板的上表面，

所述多个检查用端子配置于所述安装基板的底面，经由从所述安装基板的上表面贯通到底面的贯通电极与所述共用电极端子以及所述多个单独电极端子分别连接。

3.根据权利要求1或者2所述的激光模块，其特征在于，

所述多个驱动器端子通过引线键合与和所述多个激光元件中的合格的激光元件对应的单独电极端子选择性地连接。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的激光模块，其特征在于，

所述多个激光元件在所述安装基板上以面朝下的方式被安装，

对所述共用电极端子连接所述多个激光元件的n电极，

对所述多个单独电极端子分别连接所述多个激光元件的p电极。

5.一种激光模块，其特征在于，具有：

多个红色激光元件，发出红色激光；

多个绿色激光元件，发出绿色激光；

多个蓝色激光元件，发出蓝色激光；

驱动器IC，驱动所述多个红色激光元件、所述多个绿色激光元件以及所述多个蓝色激光元件；

安装基板，安装了所述多个红色激光元件、所述多个绿色激光元件、所述多个蓝色激光元件以及所述驱动器IC；

共用电极端子，被连接了所述多个红色激光元件、所述多个绿色激光元件以及所述多个蓝色激光元件的共用电极；

多个单独电极端子，被分别连接了所述多个红色激光元件、所述多个绿色激光元件以及所述多个蓝色激光元件的单独电极；

多个驱动器端子，被连接了所述驱动器IC；以及

多个检查用端子，与所述共用电极端子以及所述多个单独电极端子分别连接，被连接了用于进行所述多个红色激光元件、所述多个绿色激光元件以及所述多个蓝色激光元件的老化测试的外部电源，

所述多个红色激光元件、所述多个绿色激光元件及所述多个蓝色激光元件的个数以及所述多个检查用端子的个数分别比所述多个驱动器端子的个数更多。

6.根据权利要求1～4中的任意一项所述的激光模块，其特征在于，还具有：

多个第1光纤，配置于所述安装基板上，对来自所述多个激光元件的激光进行波导；

光纤连接器，安装于所述多个第1光纤的端部；以及

多个第2光纤，经由所述光纤连接器与所述多个第1光纤分别连接，

所述多个激光元件的个数以及所述第1光纤的根数比所述第2光纤的根数更多。

7.一种光源装置，其特征在于，具有：

所述多个激光元件分别是发出红色激光的红色激光元件、且所述第1光纤及所述第2光纤是对红色激光进行波导的第1及第2红色光纤的、权利要求6所述的激光模块；

所述多个激光元件分别是发出绿色激光的绿色激光元件、且所述第1光纤及所述第2光纤是对绿色激光进行波导的第1及第2绿色光纤的、权利要求6所述的激光模块；

所述多个激光元件分别是发出蓝色激光的蓝色激光元件、且所述第1光纤及所述第2光纤是对蓝色激光进行波导的第1及第2蓝色光纤的、权利要求6所述的激光模块；以及

光纤束组合器，固定所述多个第2红色光纤、所述多个第2绿色光纤以及所述多个第2蓝色光纤而形成光纤束。

8.根据权利要求7所述的光源装置，其特征在于，

所述红色激光元件的个数以及所述第1红色光纤的根数相对于所述第2红色光纤的根数的冗余度、所述绿色激光元件的个数以及所述第1绿色光纤的根数相对于所述第2绿色光纤的根数的冗余度、和所述蓝色激光元件的个数以及所述第1蓝色光纤的根数相对于所述第2蓝色光纤的根数的冗余度分别不同。

9.根据权利要求7或者8所述的光源装置，其特征在于，

所述第2红色光纤的根数、所述第2绿色光纤的根数、以及所述第2蓝色光纤的根数相同。

10.根据权利要求7～9中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，

所述第1及第2红色光纤、所述第1及第2绿色光纤以及所述第1及第2蓝色光纤是该波长下的菲尔模式光纤或者单模光纤，

所述第1红色光纤、所述第1绿色光纤以及所述第1蓝色光纤的口径分别比所述第2红色光纤、所述第2绿色光纤以及所述第2蓝色光纤的口径更大。

11.一种激光模块的制造方法，其特征在于，具有：

在安装基板上形成被连接发出激光的多个激光元件的共用电极的共用电极端子、分别被连接该多个激光元件的单独电极的多个单独电极端子、被连接驱动该多个激光元件的驱动器IC的多个驱动器端子、和与该共用电极端子以及该多个单独电极端子分别连接的多个检查用端子的步骤；

在所述安装基板上安装多个激光元件以及驱动器IC的步骤；以及

将所述多个检查用端子连接到外部电源，进行在所述安装基板上安装的多个激光元件的老化测试的步骤，

所述多个激光元件的个数以及所述多个检查用端子的个数分别比所述多个驱动器端子的个数更多。