JP2009146979A

JP2009146979A - 光電変換装置

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Publication number: JP2009146979A
Application number: JP2007320623A
Authority: JP
Inventors: Takabumi Ogura; 高文小椋; Takeshi Kobayashi; 丈司小林; Kazunori Miyamoto; 和徳宮本
Original assignee: Ricoh Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Ricoh Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】従来よりも生産性を向上させることができる光電変換装置を提供する。
【解決手段】ガラス板２３の両面のうち、ＶＣＳＥＬベアチップ１０に対向する側の面に配線パターン３０を形成し、配線パターン３０とＶＣＳＥＬベアチップ１０の電極とをはんだで接合してＶＣＳＥＬモジュール１を形成し、ＶＣＳＥＬモジュール１のベアチップを受け入れるための開口を電子回路基板９０に形成し、ガラス板２３の周縁部を電子回路基板９０における開口の周囲箇所に重ね合わせ、その重ね合わせの領域における電子回路基板９０の配線パターンとガラス板２３の配線パターン３０とをはんだで接合し、且つ、電子回路基板９０の両面のうち、ガラス板２３の周縁部と重ね合わせられる側の面を光電変換装置の図示しない基板保持部材に突き当てることで、ＶＣＳＥＬモジュール１を基板保持部材に対して位置合わせした。
【選択図】図９

Description

本発明は、電気信号に基づいて光を出射するか、あるいは受光した光を電気信号に変換する光電変換装置に関するものである。

従来、この種の光電変換装置として、特許文献１に記載のようなパッケージ型のＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）モジュールや、これを実装した電子回路基板などを備えるものが知られている。図３０は、パッケージ型のＶＣＳＥＬモジュールを備える従来の光電変換装置の要部を示す概略構成図である。同図では、光電変換装置として、ＶＣＳＥＬモジュール内のＶＣＳＥＬベアチップ１０から発した光を図示しない光照射対象物に向けて照射する光源装置を示している。この光源装置は、パッケージ型のＶＣＳＥＬモジュール９００が実装された電子回路基板９０や、これの上方に配設された光学系２などを備えている。

パッケージ型のＶＣＳＥＬモジュール９００は、ＶＣＳＥＬベアチップ１０、シリコンからなるパッケージ基板９０１、同じくシリコンからなるパッケージ側板９０２、パッケージ側板９０２の上に固定されたガラス板９０３などを具備している。そして、ＶＣＳＥＬベアチップ１０は、その底面に形成された図示しないアース電極と、パッケージ基板９０１の図示しない電極との間に介在する導電性接着剤９０５により、パッケージ基板９０１の表面上に接合されている。ＶＣＳＥＬベアチップ１０のおもて面側には、図示しない複数の発光部からそれぞれ個別に延びている図示しない複数の駆動電極が形成されている。これら複数の駆動電極は、それぞれ、ワイヤーボンディング工法によって設けられた複数のワイヤ９０４により、パッケージ基板９０１の図示しない電極に電気的に接合されている。また、パッケージ基板９０１の裏面には、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の複数の駆動電極や、ＶＣＳＥＬペアチップ１０の底面に形成されたアース電極に繋がっている図示しない複数の電極が形成されている。これら複数の電極が、電子回路基板９０に設けられた図示しない複数の電極とそれぞれはんだ９１０によって接合されることで、パッケージ型のＶＣＳＥＬモジュール９００が電子回路基板９０の表面上に固定されている。

パッケージ型のＶＣＳＥＬモジュール９００のＶＣＳＥＬベアチップ１０から発せられたレーザー光Ｌは、モジュールのガラス板９０３を透過してモジュール外に出る。そして、光学系２のビームスプリッタ２０２と結像レンズ２０１とを順次透過した後、図示しないレーザー光照射対象物に至る。この際、ビームスプリッタ２０２に進入したレーザー光Ｌの一部が、レーザー進入方向に対してほぼ直角に偏向せしめられて、エネルギーモニター用のレーザー光検知装置２０３によって検知される。

パッケージ型のＶＣＳＥＬモジュール９００が実装された電子回路基板９０は、ＶＣＳＥＬモジュール９００のガラス板９０１のおもて面を基板保持部材３に突き当てた状態で取り付けネジ３０１によって基板保持部材３に固定されている。この突き当てにより、ＶＣＳＥＬモジュール９００の基板保持部材３に対する位置決めが行われている。一方、ビームスプリッタ２０２やレーザー光検知装置２０３は、スプリッタ保持板２ａに固定されている。基板保持部材３とスプリッタ保持板２ａとは、両者間に軸部材３０２が介在せしめられた状態で、煽り角調整ネジ３０３によって互いに接続されている。この煽り角調整ネジ３０３を回転させることで、軸部材３０２を中心にして基板保持部材３のスプリッタ保持板２ａに対する傾きを調整する。これにより、ＶＣＳＥＬベアチップ１０から発せられたレーザー光Ｌの光軸調整を行うことができる。

特開２００７−１４２４２５号公報

上述したように、図示の光源装置では、電子回路基板９０がＶＣＳＥＬモジュール９００のガラス板９０３を基板保持部材３に突き当てた状態で取り付けネジ３０１によって基板保持部材３に固定されると、ＶＣＳＥＬモジュール９００が基板保持部材３に対して位置決めされる。このとき、基板保持部材３のモジュール保持面と、ＶＣＳＥＬモジュール９００内のＶＣＳＥＬベアチップ１０との平行度が良好に保たれていたとする。すると、煽り角調整ネジ３０３を操作しなくても、レーザー光Ｌの光軸方向をビームスプリッタ２０２面に対してほぼ垂直な方向に沿わせることができるため、煽り角調整ネジ３０３の操作による光軸調整を省略することができる。但し、基板保持部材３のモジュール保持面と、ＶＣＳＥＬベアチップ１０との平行度が良好に保たれていない場合には、ＶＣＳＥＬベアチップ１０から発せられるレーザー光Ｌの光軸方向がビームスプリッタ２０２面に対する垂直方向から傾いてしまう。このため、熟練技術者による煽り角調整ネジ３０３の操作で光軸方向を調整する必要が生じてしまう。

図示の光源装置においては、基板保持部材３のモジュール保持面と、ＶＣＳＥＬモジュール９００内のＶＣＳＥＬベアチップ１０との間に、ガラス板９０３と、パッケージ側板９０２と、パッケージ基板９０１のおもて面と、導電性接着剤９０５とが介在している。このため、基板保持部材３のモジュール保持面と、ＶＣＳＥＬベアチップ１０との平行度を低下させる要因として、次に掲げるものが発生する。
（１）ガラス板９０３の厚みのばらつき。
（２）パッケージ側板９０２の高さのばらつき。
（３）パッケージ基板９０１のおもて面の微妙な歪み。
（４）導電性接着剤９０５の厚みのばらつき。
（５）ガラス板９０３とパッケージ側板９０２との間に存在する接着剤の厚みのばらつき。

図示の光源装置では、これらの要因により、ＶＣＳＥＬベアチップ１０を基板保持部材３のモジュール保持面に対して微妙に傾けてしまうことが多かった。このため、ＶＣＳＥＬモジュール９００を基板保持部材３に取り付けて両者の一体物であるモジュール保持ユニットを作成する工程において、得られるモジュール保持ユニットの殆どは、光軸調整を行わなければならないものであった。そして、前述の工程で得られたモジュール保持ユニットの殆どについて、それぞれ光軸調整を行うことで生産性を低下させてしまうという問題があった。

なお、光電変換ベアチップとしてＶＣＳＥＬベアチップ１０を備える光源装置における問題について説明したが、撮像用のＣＣＤ（Charge Coupled Device）ベアチップやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）ベアチップなど、他の光電変換ベアチップを備える光電変換装置にも同様の問題が生じ得る。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、従来よりも生産性を向上させることができる光電変換装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、電気信号を光に変換して発光する発光部、又は受光した光を電気信号に変換する受光部を半導体基板の表面上に有する光電変換ベアチップと、該発光部から出射された光を自らに対して厚み方向に透過させるか、あるいは自らを厚み方向に透過した光を該受光部に入射させるかするように、該光電変換ベアチップに対向配設された光透過板とを有する光電変換モジュールと、該光電変換モジュール、及び該光電変換モジュールに電気接続される電子部品が実装された電子回路基板と、該電子回路基板を保持する保持体とを備える光電変換装置において、上記光透過板の両面のうち、上記光電変換ベアチップに対向する側の面に配線パターンを形成し、該配線パターンと該光電変換ベアチップの電極とを導電性接合材で接合して上記光電変換モジュールを形成し、該光電変換モジュールの該光電変換ベアチップを受け入れるための開口又は凹部を上記電子回路基板に形成し、該光電変換ベアチップを該電子回路基板の該開口又は凹部内に受け入れさせつつ上記光透過板の周縁部を該電子回路基板における該開口又は凹部の周囲箇所に重ね合わせ、その重ね合わせの領域における該電子回路基板の配線パターンと該光透過板の配線パターンとを導電性接合材で接合し、且つ、該電子回路基板の両面のうち、該光透過板の周縁部と重ね合わせられる側の面を上記保持体に突き当てることで、該ＶＣＳＥＬモジュールを該保持体に対して位置合わせしたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の光電変換装置であって、上記光電変換モジュールが、上記発光部を有する発光モジュールであることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１の光電変換装置であって、上記光電変換モジュールが、上記受光部を有する受光モジュールであることを特徴とするものである。

これらの発明においては、保持体における電子回路基板突き当て面が、電子回路基板を介して光電変換モジュールを保持するモジュール保持面となる。このモジュール保持面と、光電変換モジュール内の光電変換ベアチップとの間には、電子回路基板のモジュール搭載側の面と、光透過板のベアチップ搭載側の面と、それら面の間に存在する導電性接合材と、光透過板のベアチップ搭載面〜ベアチップの間に存在する導電性接合材とを介在させる。これらのうち、電子回路基板のモジュール搭載側の面は、保持体のモジュール保持面に突き当てられることでモジュール保持面に対して平行な姿勢をとることになる。よって、保持体のモジュール保持面と、光電変換ベアチップとの平行度を低下させる要因としては、次に掲げるものが発生する。
（Ａ）電子回路基板のモジュール搭載側の面と、光透過板のベアチップ搭載側の面との間に介在する導電性接合材の厚みのばらつき。
（Ｂ）光透過板のベアチップ搭載側の面における微妙な歪み。
（Ｃ）光透過板のベアチップ搭載側の面と、光電変換ベアチップとの間に介在する導電性接合材の厚みのばらつき。
本発明における光電変換ベアチップと、図３０に示した従来の光源装置（以下、従来装置という）におけるＶＣＳＥＬベアチップ１０との大きさが互いに同じであれば、上記要因（Ａ）〜（Ｃ）のうち、上記要因（Ｂ）による上記平行度の低下量は、従来装置における上記要因（３）による上記平行度の低下量と同程度になる。また、本発明における上記要因（Ｃ）による上記平行度の低下量は、従来装置における上記要因（４）による上記平行度の低下量と同程度になる。すると、本発明が上記平行度を上記要因（Ａ）によって低下させるのに対し、従来装置が上記平行度を上記要因（１）、要因（２）及び要因（５）によって低下させる点で、両者が相違する。本発明の上記要因（Ａ）における導電性接合材の厚みについては、従来装置の上記要因（１）におけるガラス板９０３の厚みと、上記要因（２）におけるパッケージ側板９０２の高さと、上記要因（５）における接着剤の厚みとの合計よりも、かなり小さな値にすることが可能である。すると、本発明の上記要因（Ａ）による上記平行度の低下量が、従来装置の上記要因（１）、要因（２）及び要因（５）による上記平行度の低下量よりもかなり小さなものになるため、光電変換ベアチップと、保持体のモジュール保持面との平行度が従来よりも向上する。このように平行度が向上すると、光電変換モジュールを保持体に取り付けてモジュール保持ユニットを作成する工程において、光電変換モジュールの光軸調整を行わなくても、光電変換モジュールの光軸を所定の位置に存在させることが可能なモジュール保持ユニットを従来よりも高確率で得ることができる。これにより、モジュール保持ユニットを具備する光電変換装置を複数製造する工程において、光軸調整を行う頻度を低下させて生産性を向上させることができる。

以下、本発明を適用した光電変換装置である光源装置の一実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係る光源装置における光電変換モジュールとしてのＶＣＳＥＬモジュール１の一構成例を示す断面図である。このＶＣＳＥＬモジュール１は、電気信号に基づいて光を発する光電変換ベアチップとしての垂直共振器型面発光レーザーチップ（以下「ＶＣＳＥＬベアチップ」という。）１０と、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の発光部側に設けられる光透過板としてのガラス板２３とを備えている。

上記ＶＣＳＥＬベアチップ１０は、端面からではなく、厚さ方向に直交する半導体基板面から所定の波長のレーザー光を出射するものである。なお、本実施形態では、光電変換ベアチップとして、化合物半導体が積層された構造で波長７８０［ｎｍ］のレーザー光を出力するＶＣＳＥＬベアチップ１０を有する光源装置について説明するが、ＶＣＳＥＬベアチップ１０に限定されることなく、他の光電変換ベアチップを有する光電変換装置にも適用することができる。例えば、発光部の代わりに受光部を具備するＣＣＤ撮像ベアチップやＣＭＯＳ撮像ベアチップを光電変換ベアチップとして有する光電変換装置にも、本発明の適用が可能である。

光透過板としてのガラス板２３は、ＶＣＳＥＬベアチップ１０から出力されるレーザー光（本実施形態の場合は波長７８０ｎｍのレーザー光）を透過させるガラス基板２０と、その両面にそれぞれ形成された反射防止膜２１とを有している。ガラス板２３のＶＣＳＥＬベアチップ１０側の面には、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の駆動電極と接続されるチップ接続用電極と、ガラス板２３の端部にある基板接続用電極と、これらのチップ接続用電極と基板接続用電極とを結ぶリード部（配線部）とを有する配線パターン３０が形成されている。一方、ＶＣＳＥＬベアチップ１０は、半導体基板表面方向の周縁部に複数の駆動電極を有している。これら駆動電極と、ガラス板２３に形成された配線パターン２０のチップ接続用電極とが、導電性の接合材料４０を介して接合されている。また、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の外縁部とガラス板２３の表面との間には樹脂５０が固着しており、これにより、ＶＣＳＥＬベアチップ１０とガラス板２３との隙間が密閉空間７０になっている。この密閉空間７０には、結露を防止するために、乾燥窒素ガス等の乾燥気体が充填されている。また、ガラス板２３上の配線パターン３０の周縁部にある基板接続用電極には、図示しない電子回路基板の配線パターンと接続するための導電性の接合材料６０が設けられている。

ガラス板２３のガラス基板２０の材料としては、記号ＢＫ７、Ｄ２６３又はＣＧ−１等のガラス、比較的安価な合成石英、ソーダライムガラスなどを使用することができる。上記ＢＫ７、Ｄ２６３、ＣＧ−１等からなるガラス基板２０は、図２（ａ），（ｂ）に示すように７８０［ｎｍ］を含む広い波長範囲で良好な分光透過率を有している。

また、ガラス基板２０の両面に形成される反射防止膜２１としては、例えば、図３に示すようなＳｉＯ膜２１ａ及びＳｉＯ_２膜２１ｂからなる２層構造のものを採用することができる。図示の例では、まずガラス基板２０（例えば、材料：Ｄ２６３，厚さ：０．５５ｍｍ）の表面にＳｉＯ層２１ａ（例えば、厚さ：１００ｎｍ）が蒸着によって形成され、更にその上にＳｉＯ_２膜２１ｂ（例えば、厚さ：１００ｎｍ）が蒸着によって形成されている。この反射防止膜２１は、配線パターン３０などを形成する前に予めガラス基板２０の両面に形成してもいいし、配線パターン３０などを形成した後、接合材料４０、接合材料６０を配線パターン３０上に設ける前に形成してもよい。また、反射防止膜２１は、ガラス基板２０の全面に形成してもいいし、少なくともＶＣＳＥＬベアチップ１０からのレーザー光が透過する表面部分に選択的に形成してもよい。

反射防止膜１２の劣化を防止するために、反射防止膜１２の表面を、樹脂（例えばポリイミドからなる樹脂テープ、樹脂シート、フィラーレスの高透明タイプのフィルムなど）で保護してもよい。例えば、２４０［℃］あるいは２６０［℃］の耐リフロー性を有する半導体用接着剤シートを貼付して、反射防止膜１２の表面を保護することができる。この半導体用接着剤シートは、熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、無機粒子及び硬化剤からなる接着剤層（厚さ：３０，５０，１００μｍ）がカバーフィルム（ＰＥＴフィルム，厚さ：３８，７５μｍ）で挟まれたサンドイッチ構造になっているものである。リフロー等の高温処理の後においても、高い透明性（波長７８０ｎｍに対する分光透過率：９７％）を発揮することができるシートである。上述したフィラーレスの高透明タイプのフィルムとしては、例えば、滑剤が混練されていない材料からなる樹脂フィルムを用いることができる。

配線パターン３０の材料には、後述する接合工程で用いられるレーザー光（例えば波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザー光）の照射による損傷や劣化を受け難い導電性材料が採用されている。その具体例としては、アルミニウム、金、銅等を挙げることができる。

接合材料４０には、後述する接合工程で用いられるレーザー光（例えば波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザー光）を吸収して溶融する、はんだと同等以下の電気抵抗を有する金属材料や、結晶構造が面心立方格子構造以外の金属材料が採用されている。ＶＣＳＥＬベアチップ１０がレーザー発光駆動時の発熱によって面方向に沿って伸縮する場合があり、かかる伸縮が発生した場合でもＶＣＳＥＬベアチップ１０側の駆動電極とガラス板２３表面上に形成されたチップ接続用電極との間の接合を維持できるように、接合材料４０としては延性がある金属材料が好ましい。接合材料４０として使用可能な金属材料の具体例としては、はんだ、モリブデン、亜鉛、コバルト、タングステン、スズ、カドニウム等がある。また、はんだとしては、比較的溶融温度が低いＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ等を用いることができる。より具体的には、次の（１）〜（５）に示すはんだペーストを用いることができる。
（１）合金組成：Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ，溶融温度（固相線：２１７°Ｃ，液相線：２２０°Ｃ）
（２）合金組成：Ｓｎ−５８Ｂｉ，溶融温度（固相線：１３９°Ｃ，液相線：１４１°Ｃ）
（３）合金組成：Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇ，溶融温度（固相線：１３８°Ｃ，液相線：２０４°Ｃ）
（４）合金組成：４２Ｓｎ／Ａｇ／５７Ｂｉ，溶融温度（１３８°Ｃ）
（５）合金組成：Ｓｎ／Ｂｉ／Ｃｕ，溶融温度（固相線：１３９°Ｃ，液相線：１７０°Ｃ）

密閉空間７０を実現するためにＶＣＳＥＬベアチップ１０の外縁部に固定される樹脂５０としては、例えばエポキシ樹脂を使用することができる。より具体的には、黒色一液製エポキシ樹脂を塗布し、硬化条件（例えば１００°Ｃ／１時間＋１５０°Ｃ／１時間）で硬化させて使用すればよい。

なお、ガラス板２３のＶＣＳＥＬベアチップ１０に対向する面に銅箔、アルミ箔等の金属膜付き樹脂（例えばポリイミド）テープを貼り付け、その銅箔の不要部分を、エキシマレーザー（例えば波長２４８ｎｍ）やＹＡＧ３倍波レーザー（例えば波長３５５ｎｍ）等の紫外レーザー等で選択的に除去することにより、配線パターン３０を形成してもよい。そして、この配線パターン３０のチップ接続用電極を構成する部分にある金属膜の表面をはんだメッキし、そのはんだを介して配線パターン３０のチップ接続用電極とＶＣＳＥＬベアチップ１０の駆動電極とを後述する接合工程で接合するようにしてもよい。

また、ガラス板２３のＶＣＳＥＬベアチップ１０に対向する面に、次のような配線パターン３０を形成してもよい。即ち、まず、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の駆動電極と接続されるチップ接続用電極と基板接続用電極と両電極間を結ぶリード部（配線部）とからなるアルミニウムからなるアルミ層を全面形成した後、それをフォトリソグラフィー法等によってパターン加工する。次いで、パターン化されたアルミ層の表面にニッケルメッキ層と金メッキ層とを順次積層したものである。この場合、配線パターン３０の上から、ガラス基板全面に反射防止膜２１を形成する。

図４はＶＣＳＥＬベアチップ１０の一構成例を示す平面図である。このＶＣＳＥＬベアチップ１０は、一辺の長さが例えば１［ｍｍ］程度の板状の半導体ベアチップであり、その中央部に複数の発光部１１を備え、それら発光部１１からは、それぞれチップ外縁部に向けてチップ内配線１３が延びている。これら複数のチップ内配線１３それぞれの端部には駆動電極１２が設けられている。

図５（ａ）はガラス板２３の一構成例を示す平面図である。図示のように、ガラス板２３は、基板接続用電極が形成されている周縁部が、ＶＣＳＥＬベアチップ１０に対向している対向部分２０’よりも外側に露出するように、面方向のサイズがＶＣＳＥＬベアチップ１０よりも大きくなっている。また、ガラス板２３の中央部のＶＣＳＥＬベアチップ１０に対向している対向部分２０’の表面（紙面の裏側）には、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の駆動電極に接合されるチップ接続用電極３１が形成されている（図５（ｂ）参照）。このチップ接続用電極３１と、ガラス板２３の周縁部に形成された基板接続用電極３２と、両電極間を結ぶリード部（配線部）３３とにより、配線パターン３０が構成されている。

配線パターン３０には、ＶＣＳＥＬベアチップ１０側に接続されるチップ接続用電極と、基板側に接続される基板接続用電極とを結ぶリード部（配線部）の途中に、はんだ供給用の中間パッドを設けてもよい。この場合は、リード部（配線部）の途中にある中間パッドにはんだを供給した後、加熱することにより、中間パッド上のはんだを溶融させて配線パターン表面で濡れ広がらせる。これにより、配線パターンにおけるチップ接続用電極３２の上にはんだからなる接合材４０を固定することができる。特に、チップ接続用電極のサイズや配線の幅が小さくそれらの表面にはんだを直接付けることが難しい場合でも、中間パッドからの溶融はんだを延ばして供給することにより、配線パターン３０のチップ接続用電極及びそこから延びるリード部（配線部）の表面を確実に接合材４０であるはんだで覆うことができる。

上述の中間パッドについては、その中間パッドとチップ接続用電極との距離を各配線パターン３０で互いに等しくなるように設けることが望ましい。この場合は、複数の配線パターン３０におけるはんだ供給用の中間パッドとチップ接続用電極との距離が互いに等しいので、中間パッドにはんだを供給した後、同じ加熱処理条件で中間パッド上の溶融はんだをチップ接続用電極まで行き渡らせることができる。これにより、複数のチップ接続用電極を確実に接合材４０であるはんだで覆うことができる。

図６（ａ）〜（ｄ）ははんだ供給用の中間パッド３４を有する配線パターン３０の構成例を示す説明図である。図６（ａ）の配線パターン３０には、チップ接続用電極３１から外側の基板接続用電極３２に向かって互いに平行に且つ直線的に延びるように、中間パッド３４が形成されている。この場合、チップ接続用電極３１及び中間パッド３４の幅が同程度に設定され、複数の配線パターン３０をコンパクトにまとめることができる。また、図６（ｂ）及び（ｃ）の配線パターン３０にはそれぞれ、正方形及び円形の中間パッド３４が形成されている。また、図６（ｄ）の配線パターン３０には、チップ接続用電極３１から外側の基板接続用電極３２に向かってくさび状に延びる中間パッド３４が形成されている。これらの図６（ａ）〜（ｄ）に示す配線パターン３０においてはそれぞれ、複数の配線パターン３０におけるはんだ供給用の中間パッド３４とチップ接続用電極３１との距離が互いにほぼ等しくなるように構成され、各配線パターン３０のチップ接続用電極３１を確実にはんだメッキすることができるようになっている。

図７（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、正方形のガラス板２３において上記中間パッドを形成しない配線パターン３０と、中間パッドを形成した配線パターン３０との構成例を示す平面図である。なお、図７（ｂ）の例では、円形の中間パッド３４を形成しているが、図８に示すように四角形など、他の形状の中間パッド３４を形成してもよい。

配線パターン３０に設けた中間パッドは、検査パッドを兼ねることができる。例えば、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の電極とガラス板２３に形成された電極とを接合した後、それらを備えたＶＣＳＥＬモジュール１を基板に実装する前に、検査装置の検査プローブの先端を配線パターン３０の中間パッドに接触させることにより、ＶＣＳＥＬベアチップ１０を検査することができる。特に、ＶＣＳＥＬモジュール１を基板に実装した後は、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の各電極及びガラス板２３上の各電極が露出していないため、配線パターン３０の中間パッドは検査パッドとしての利用価値が高い。この場合、配線パターン３０の中間パッドを露出させるようにＶＣＳＥＬモジュール１を基板に実装し、そのＶＣＳＥＬモジュールの中間パッドに、検査装置の検査プローブの先端を接触させる。

配線パターン３０の複数の線におけるそれぞれの電気的特性が同等になるように各線の幅、長さ、電極の形状を設定してもよい。この場合は、図示しないレーザー駆動制御部で複雑な駆動信号の制御回路や制御プログラムを採用することなく、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の複数の発光部１１それぞれを所定のタイミングで駆動する同期駆動を行うことができる。

配線パターン３０における各リード部（配線部）３３の長さが同等になるように構成する構成例としては、例えば、チップ接続用電極３１から外側の基板接続用電極３２に向かって扇状に延びるようにリード部（配線部）３３を形成し、複数の基板接続用電極３２を、ガラス板２３のＶＣＳＥＬベアチップ１０に対向する面の端部に円弧状に配置する。各配線パターン３０における外側先端の基板接続用電極３２の形状としては各種形状を採用することができる。例えば、前述の中間パッドで例示したような四角形、円形、くさび形状等の基板接続用電極３２を形成してもよい。

なお、ＶＣＳＥＬベアチップ１０内における複数のチップ内配線１３についても、各チップ内配線１３の電気的特性が同等になるように形成してもよい。例えば、複数のチップ内配線１３を、各チップ内配線の長さが同等になるようにＶＣＳＥＬベアチップ１０の中央にある各発光部１１からチップ周縁部の駆動電極１２に向かって扇状に延びるように形成し、複数の駆動電極１２を、ＶＣＳＥＬベアチップの発光部１１がある面の周縁部に円弧状に配置する。この場合は、各発光部の同期駆動をより精度よく行うことができる。

図９は、ＶＣＳＥＬベアチップ１０を有するＶＣＳＥＬモジュールを実装した電子回路基板９０の断面図である。電子回路基板９０には、ＶＣＳＥＬベアチップ１０を基板側に向ける姿勢でＶＣＳＥＬモジュールが装着されたときにＶＣＳＥＬベアチップ１０を干渉させないで挿入可能な開口が形成されている。そして、ＶＣＳＥＬモジュールを構成するガラス板２３のＶＣＳＥＬベアチップ側表面の周縁部に形成されている基板接続用電極３２は、その基板接続用電極３２に予め固着された接合材料６０を介して、電子回路基板９０側の電極と接続される。また、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の裏面にあるグランド電極１４と、電子回路基板９０の裏面にあるグランド電極９１との間は、導電性の接着剤９３で接続されている。この接続の際、導電性の接着剤９３と、乾燥気体封止用の樹脂５０とを接触させないように、空気などによる気体層８０が形成されるようにする。

図１０は、駆動回路部品としての駆動ＩＣ９５をガラス板２３の表面に取り付けたＶＣＳＥＬモジュールを実装した電子回路基板９０の断面図である。このＶＣＳＥＬモジュールは、ガラス板２３のＶＣＳＥＬベアチップ１０が対向していないおもて面の、ＶＣＳＥＬベアチップ１０からのレーザー光が通過しない部分に、ＶＣＳＥＬベアチップ１０を駆動する駆動ＩＣ９５が実装されている。駆動ＩＣ９５の電極とガラス板２３表面上の電極とははんだ等で接合され、ガラス板２３上の電極と電子回路基板９０との間の配線は、例えば、ガラス板２３に予め形成した図示しない貫通孔を通すように形成される。このようにガラス板２３上に駆動ＩＣ９５を実装した場合は、駆動ＩＣ９５との距離を短くすることができ、ＶＣＳＥＬベアチップ１０のレーザー発光の高速駆動処理が可能になる。なお、駆動ＩＣ９５は、ガラス板２３のおもて面ではなく、ＶＣＳＥＬベアチップ１０側の裏面の空きスペースに実装してもよい。

図１１はＶＣＳＥＬモジュールを実装した電子回路基板９０を組み込んだ光源装置としての光源装置の参考例を示す説明図である。この光源装置は、電子回路基板９０に実装したＶＣＳＥＬベアチップ１０を含むＶＣＳＥＬモジュールの上方に、光学系２が配置されている。光学系２は、ＶＣＳＥＬベアチップ１０からのレーザー光Ｌを照射対象物上に結像する集光レンズとしての結像レンズ２０１と、ＶＣＳＥＬベアチップ１０からのレーザー光Ｌの一部をほぼ直角方向に分割するビームスプリッタ２０２と、ビームスプリッタ２０２で分割されたレーザー光Ｌｓを検知するエネルギーモニター用のレーザー光検知装置２０３とを備えている。レーザー光検知装置２０３の出力信号は、ＶＣＳＥＬモジュールを実装した電子回路基板９０側の駆動制御回路にフィードバックされる。

図１２は実施形態に係る光源装置を示す説明図である。この光源装置では、ＶＣＳＥＬベアチップ１０を含むＶＣＳＥＬモジュール１を実装した電子回路基板９０が、取り付けネジ３０１によって保持体としての基板保持部材３に固定されている。そして、この基板保持部材３の上面に対する光学系２のビームスプリッタ保持部２ａの煽り角を調整することにより、ＶＣＳＥＬベアチップ１０から出射されビームスプリッタ２０２で分割されるレーザー光Ｌｓの光軸を調整できるようになっている。光学系２におけるビームスプリッタ保持部２ａの煽り角の調整は、煽り角調整ネジ３０３を回し、基板保持部材３の上面と光学系２の下面との間隙に配置された軸３０２を支点として光学系２のビームスプリッタ保持部２ａを傾けることにより行うことができる。なお、図１２の光源装置において、結像レンズ２０１は、ビームスプリッタ保持部２ａとは別体の集光レンズたる結像レンズ保持部２ｂに設けられ、ビームスプリッタ保持部２ａの光軸と結像レンズ保持部２ｂの光軸とを互いに独立に調整できるようになっている。

電子回路基板９０は、その両面のうち、ガラス板２３の周縁部と重ね合わせられる側の面を保持体たる基板保持部材３に突き当てている。これにより、ＶＣＳＥＬモジュール１が基板保持部材３に対して位置合わせされている。保持体たる基板保持部材３における電子回路基板突き当て面が、電子回路基板９０を介して光電変換モジュールたるＶＣＳＥＬモジュール１を保持するモジュール保持面となる。このモジュール保持面と、ＶＣＳＥＬモジュール１内のＶＣＳＥＬベアチップ１０との間には、電子回路基板９０のモジュール搭載側の面と、光透過板たるガラス板２３のベアチップ搭載側の面と、それら面の間に介在するはんだ等の導電性接合材からなる接合層６０と、ガラス板２３のベアチップ搭載面〜ＶＣＳＥＬベアチップ１０の間に存在する導電性接合材からなる接合層４０とを介在させる。これらのうち、電子回路基板９０のモジュール搭載側の面は、基板保持部材３のモジュール保持面に突き当てられることでモジュール保持面に対して平行な姿勢をとることになる。よって、基板保持部材３のモジュール保持面と、ＶＣＳＥＬベアチップ１０との平行度を低下させる要因としては、次に掲げるものが発生する。
（Ａ’）電子回路基板９０のモジュール搭載側の面と、ガラス板３０のベアチップ搭載側の面との間に介在する接合層６０の厚みのばらつき。
（Ｂ’）ガラス板３０のベアチップ搭載側の面における微妙な歪み。
（Ｃ’）ガラス板２３のベアチップ搭載側の面と、ＶＣＳＥＬベアチップ１０との間に介在する接合層４０の厚みのばらつき。

図示のＶＣＳＥＬベアチップ１０と、図３０に示した従来装置におけるＶＣＳＥＬベアチップ１０との大きさが互いに同じであれば、上記要因（Ａ’）〜（Ｃ’）のうち、上記要因（Ｂ’）による上記平行度の低下量は、従来装置における上記要因（３）による上記平行度の低下量と同程度になる。また、実施形態に係る光源装置の上記要因（Ｃ’）による上記平行度の低下量は、従来装置における上記要因（４）による上記平行度の低下量と同程度になる。すると、実施形態に係る光源装置が上記平行度を上記要因（Ａ’）によって低下させるのに対し、従来装置が上記平行度を上記要因（１）、要因（２）及び要因（５）によって低下させる点で、両者が相違する。実施形態に係る光源装置の上記要因（Ａ’）における接合層４０の厚みについては、従来装置の上記要因（１）におけるガラス板９０３の厚みと、上記要因（２）におけるパッケージ側板９０２の高さと、上記要因（５）における接着剤の厚みとの合計よりも、かなり小さな値にすることが可能である。すると、実施形態に係る光源装置の上記要因（Ａ’）による上記平行度の低下量は、従来装置の上記要因（１）及び（２）による上記平行度の低下量よりもかなり小さなものとなる。

かかる構成においては、ＶＣＳＥＬベアチップ１０と、保持体たる基板保持部材３のモジュール保持面との平行度を従来よりも向上させることができる。そして、平行度の設計値からのずれ量を所定範囲内に収めることで、電子回路基板９０を基板保持部材３に押し当てて位置決めするだけで、光軸のずれ量を所定範囲内に収めることが可能になる。これにより、電子回路基板９０を交換しても、光軸のずれ量を所定範囲内に収めることが可能になるので、ユーザーによる光軸調整を不要にすることも可能である。

図１３（ａ）乃至（ｅ）はＶＣＳＥＬモジュールの製造工程の一例を示す説明図である。まず、ＢＫ７、Ｄ２６３、ＣＧ−１、合成石英又はソーダライムガラスからなるガラス基板２０の両面全体に反射防止膜２１をコーティングしてガラス板２３を得る（図１３（ａ）参照）。なお、反射防止膜２１をコーティング済みのガラス板を用いる場合は、この反射防止膜コーティングの工程を省略することができる。

次に、ガラス板２３の一方の面（下面）の４辺近傍の端部に、導電性材料である低抵抗金属材料（例えば、アルミニウム、又は、Ｃｒ若しくはＴｉをアンカー層とした銅）で、複数の配線パターン３０をパターニングして形成する（図１３（ｂ）参照）。配線のベース層としてアルミ層を形成する場合は、例えば次のような蒸着（スパッタリング）装置及び条件で形成することができる。
（１）蒸着装置：
・メーカ名：神港精機株式会社
・型式：ＳＲＶ４３１１
・性能：３源マグネトロンスパッタ源（５００Ｗ以上）、
基板冷却加熱回転機構（３００°Ｃ常用以上）
（２）蒸着条件
・真空度：３．７×１０^−５Ｐａ
・ターゲット：純アルミ
・スパッタ条件（表１参照）
・成膜厚み：経験からのアルミ成膜条件が０．６６［μｍ／ｈ］であり、９０分の成膜処理で０．９９［μｍ］≒１［μｍ］のアルミ層を形成した。

また、配線パターン３０のベース層としてアルミニウムからなるアルミ層を形成し、接合材料としてはんだを用いる場合、アルミとはんだとが接合しにくいので、図１４に示すようにアルミ層３０ａの上に所定の厚さのニッケルメッキ層３０ｂ（例えば、厚さ：３μｍ）をまず形成し、更にその上に金メッキ層３０ｃ（例えば、厚さ：４５０ｎｍ）を形成するのが好ましい。接合材料としてのはんだ６０のパターンは、金メッキ層３０ｃの上に形成する。この金メッキ層がはんだの接合を助ける触媒のような働きをする。

なお、ニッケルメッキは次の（１）〜（８）の工程で行うことができる。ここで、亜鉛置換を２回行うのは、亜鉛の被膜を均一にして密着性を高めるためである。
（１）脱脂：メッキ対象の表面に付着した加工油や汚れなどを除去する。
（２）エッチング：表面を薄く溶かし自然酸化被膜などを除去する。
（３）デスマット：エッチングで表面に生じた不純物を除去する。
（４）第一亜鉛置換：アルミの表面に薄い亜鉛被膜を生成する。
（５）置換層剥離：亜鉛被膜を除去する。
（６）第二亜鉛置換：再度、アルミの表面に薄い亜鉛被膜を生成する。
（７）無電解Ｎｉメッキ：次亜リン酸による還元反応でニッケルをメッキする。
（８）乾燥：水分を除去する。

次に、各配線パターン３０の内側端部にチップ接続用電極３１の表面に、接合材料として、接合用レーザー光を吸収して溶融可能な導電性材料である低抵抗金属材料（例えば、前述のはんだクリーム、モリブデン、亜鉛等）からなる接合層を、印刷、蒸着やメッキ等の方法によって形成する（図１３（ｃ）参照）。また、配線パターン３０の外端部に形成された基板接続用電極３２の表面に、その配線電極材料表面の酸化を防止するとともに基板への接続時のはんだ付け性を向上させるためプリフラックス（ＰＦ）をコートする（図１３（ｃ）参照）。プリフラックス（ＰＦ）をコートする代わりに、金メッキ層等を設けてもよい。例えば、前述の図１４に示すように配線パターン３０のベース層としてアルミ層３０ａを形成する場合は、そのアルミ層３０ａの表面に更にニッケル層３０ｂと金層３０ｃを設け、さらに金層３０ｃの表面にはんだ６０層でコーティングしてもよい。なお、図１４に示しているＶＣＳＥＬベアチップ１０側の駆動電極１２は、下からＣｒ層（例えば厚さ２ｎｍ）、Ａｕ／Ｚｎ層（例えば厚さ１２ｎｍ）及びＡｕ層（例えば厚さ４５０ｎｍ）の３層構造になっている。

ＶＣＳＥＬベアチップ１０とガラス板２３との接合や、ガラス板２３と基板の接合については、接合材としてメッキ処理によって形成したものを用いることで、接合部の厚みを所定範囲内に留めることが可能である。例えば、７［ｍｍ］角のガラス板２３を用い、メッキ厚さを１０［μｍ］としたとき、メッキの厚さのバラツキを０．１［μｍ］以下に留めることが可能である。本実施形態では、このような厚みの調整により、光軸のずれ量を０．５［°］以下に留めることができる。

次に、接合工程を実施する。この接合工程では、接合材料４０を介してガラス板２３上の配線パターン３０のチップ接続用電極３１にＶＣＳＥＬベアチップ１０の駆動電極を密着させながら、ガラス板２３のＶＣＳＥＬベアチップ１０と対向する対向面とは反対側の表面からガラス板２３を通過させて接合材料４０に到達させるように、ガラス板２３を透過可能な波長の加工用レーザー光（例えば、ＹＡＧレーザー光）Ｌｐを照射する（図１３（ｄ）、図１５参照）。加工用レーザー光Ｌｐの照射時に、接合材料４０を介したガラス板２３の配線パターン３０のチップ接続用電極３１とＶＣＳＥＬベアチップ１０の駆動電極との密着力を高めるように圧力を加えてもよい。そして、加工用レーザー光Ｌｐの照射により接合材料４０を溶融させ、ガラス板２３上の配線パターン３０のチップ接続用電極３１とＶＣＳＥＬベアチップ１０の駆動電極とを接合する（以下、レーザー接合という）。

次に、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の光出力部が露出する面とガラス板２３との隙間に密閉された密閉空間７０が形成されるように、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の端部とガラス板２３の表面とを樹脂５０で封止する（図１３（ｅ）参照）。この場合、上記樹脂５０による封止の際に樹脂５０がＶＣＳＥＬベアチップ１０の発光部への流入を阻止する樹脂流入阻止部を、ガラス板２３の対向面表面に設けてもよい。例えば、上記樹脂流入阻止部として、ガラス板２３の表面（反射防止膜２１の表面）の樹脂５０に対する撥水性を高めた部分を設けたり、凸部又は凹部を設けたりする。

また、樹脂５０で密閉された密閉空間７０に乾燥窒素ガスなどの乾燥気体が封止されるように、樹脂５０固定前に予め乾燥気体を密閉空間に送り込むようにしてもよい。例えば、接合材料４０を介したＶＣＳＥＬベアチップ１０の駆動電極とガラス板２３のチップ接続用電極３１とをレーザー接合により、ガラス板２３とＶＣＳＥＬベアチップ１０との隙間に密閉空間７０が形成されるようにガラス板２３の表面とＶＣＳＥＬベアチップ１０の端部とを封止してもよい。より具体的には、図１６（ａ）に示すようにガラス板２３及び配線パターン３０（チップ接続用電極３１）を貫通する貫通孔５５を形成しておき、その貫通孔５５を通して、接合後に密閉空間になる空間７１に乾燥窒素ガスなどの乾燥気体５６を送り込む。そして、図１６（ｂ）に示すように空間７１に乾燥気体５６を満たした状態でレーザー接合を行うことにより、貫通孔５５が接合材料４０で封止されるとともに、レーザー接合で形成される密閉空間７０には乾燥気体５６が充填される。

図１７（ａ）乃至（ｅ）はＶＣＳＥＬモジュールにおける他の製造工程の例を示す説明図である。この例では、配線パターン３０をアルミ層で形成する。ガラス基板２０の表面に形成された反射防止膜２１は、アルミ層を固着させ難く、その上に形成した配線パターン３０は剥離し易くなってしまう。そこで、ガラス基板２０の表面にアルミ層を直接固着させて配線パターン３０を形成した後に反射防止膜２１を形成している。まず、ＢＫ７、Ｄ２６３、ＣＧ−１、合成石英又はソーダライムガラスからなるガラス基板２０の一方の面（下面）の４辺近傍の端部に、導電性材料であるアルミでアルミ層を形成し、これをフォトリソグラフィー法等によってパターニングする（図１７（ａ）参照）。次に、パターン化されたアルミ層の上に、前述のようにしてニッケルメッキ層と金メッキ層を形成して配線パターン３０を得る。かかる構成では、ガラス基板２０の表面にアルミ層を良好に固着させるので、配線パターン３０の材料として銅を用いる場合のようなＴｉやＣｒのアンカー層をガラス基板表面に設けておく必要がない。

このような配線パターン３０を得たら、次に、ガラス基板２０の表面が露出している部分に反射防止膜２１を形成する（図１７（ｂ）参照）。図示の例では、ガラス基板２０の上面（おもて面）の全面と、下面（うら面）の配線パターン３０が形成されていない部分とに、反射防止膜２１を形成している。なお、図示の例では、配線パターン３０の表面に反射防止膜２１を形成し難い金メッキ層があるため、ガラス基板２０の下面（うら面）の全面に反射防止膜２１を形成したとしても、配線表面から反射防止膜２１を容易に除去でき、その結果、ガラス基板２０の下面（うら面）の配線パターン３０が形成されていない部分にのみ反射防止膜２１が形成される。また、反射防止膜２１はＶＣＳＥＬベアチップ１０からのレーザー光が通過する面にのみ形成してもよい。

その後の図１７（ｃ）〜（ｅ）に示すはんだ層（接合材料）の形成、レーザー接合等については、前述の図１３（ｃ）〜（ｅ）の場合と同様に行うことができる。

図１８（ａ）乃至（ｅ）はＶＣＳＥＬモジュールの更なる他の製造工程の例を示す説明図である。この例では、銅箔やアルミ箔等の金属膜付きシート（例えば、前述の半導体用接着剤シート）３５を用いて配線パターン３０を形成している。まず、ＢＫ７、Ｄ２６３、ＣＧ−１、合成石英又はソーダライムガラスからなるガラス基板２０における一方の面の全体に金属膜付き半導体用接着剤シート３５を貼り付ける（図１８（ａ）参照）。このとき、金属膜付き半導体用接着剤シート３５の金属膜３５ａ側を表面に露出させるように貼り付ける。

次に、ガラス板２３における金属膜付き半導体用接着剤シート３５の配線形成部分以外の部分に、上記金属膜を除去する配線パターニング用のエキシマレーザー（例えば波長２４８ｎｍ）やＹＡＧ３倍波レーザー（例えば波長３５５ｎｍ）等の紫外レーザーＬｐ（ＵＶ）を照射する（図１８（ｂ）参照）。これにより、所定パターンの配線パターン３０をガラス板２３の表面に形成することができる。なお、図示の例では、配線パターニング用の紫外レーザーがガラス板２３を通過するレーザー光であり、ガラス板２３の金属膜付き半導体用接着剤シート３５が貼り付けられた面とは反対側から、上記配線パターニング用の紫外レーザーを照射している。

ここで、ガラス板２３の配線パターン３０が形成される面とは反対側の表面のうち、配線パターン３０に対向する領域には、予め所定パワーのエキシマレーザー（例えば波長２４８ｎｍ）等の紫外レーザー光を照射して表面を荒らすような防眩加工を施しておいてもよい。この場合は、ガラス板２３の金属膜付き半導体用接着剤シート３５が貼り付けられた面とは反対側から比較的大きな照射スポット配線パターニング用の紫外レーザーを照射したとしても、上記防眩加工により、配線を形成したい部分には上記レーザー光が到達しにくくなるので、ガラス板２３の配線パターン３０を簡易に且つ確実に形成できる。また、配線パターニング用の紫外レーザーがガラス板２３を通過しない場合には、ガラス板２３の金属膜付き半導体用接着剤シート３５が貼り付けられた面から、上記配線パターニング用の紫外レーザーを照射する。

その後の図１８（ｃ）〜（ｅ）に示すはんだ層（接合材料）の形成、レーザー接合等については、前述の図１３（ｃ）〜（ｅ）の場合と同様に行うことができる。なお、金属膜付き半導体用接着剤シート３５の代わりに、金属膜付きのポリイミド等の樹脂テープや、金属膜付きのフィラーレスで高透明タイプのフィルムを貼り付けてもよい。

図１９はＶＣＳＥＬモジュールのレーザー接合に用いるレーザー加工装置の一構成例を示す説明図である。このレーザー加工装置は、波長１０６４［ｎｍ］のレーザー光を出射するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザー装置１０１、入射光学系１０２、ステップインデックス型の光ファイバ１０３、結像光学系１０４、ワークＷを保持するワーク保持装置１０６が装着されたＸＹテーブル１０５、加工制御手段を構成する図示しないメインコントローラ等を備えている。上記ワーク保持装置１０５及びＸＹテーブルは、（ＶＣＳＥＬベアチップ１０とガラス板２３を有するワークＷに対するレーザー光照射ポイントとワークＷとを相対移動させる相対移動手段として用いている。

上記ＹＡＧレーザー装置１０１は、適量のＮｄ（ネオジウム）が添加されたＹＡＧの棒状結晶体であるレーザーロッド及びこれの励起用のランプを内蔵するレーザーチャンバと、これから発せられる誘導放出光の光路に沿って所定の距離を隔てて対向配置されたフロントミラー及びリアミラーを備えている。また、リアミラーとレーザーチャンバとの間には、シャッタ及びＱスイッチが取り付けられている。フロントミラーは、一部の光の透過が可能な反射率を有するミラーであり、レーザーチャンバの光路にその鏡面の中心を正対せしめて取り付けてある。リアミラーは、実質的な全反射が可能な鏡面を有しており、フロントミラーと対向するように取り付けてある。シャッタは、レーザーチャンバの光路を遮断するものである。Ｑスイッチは、フロントミラーとリアミラーとの間での共振器のＱ値を瞬間的に高め、高出力のレーザーパルスを取り出すものである。

上記ＹＡＧレーザー装置１０１としては、例えば、最大出力４０［Ｗ］、最大加工周波数５０［ｋＨｚ］、ビームサイズ３［ｍｍ］のものを用いることができる。加工条件によっては、このＱスイッチを用いなくてもよい。また、上記ＹＡＧレーザー装置１０１の構成は一例であって、これに限られるものではない。他の構成としては、例えばＬＤ励起を用いたものがある。

入射光学系１０２は、レーザービームエキスパンダ及び集光レンズを備えている。ＹＡＧレーザー装置１０１から出射されたビーム径３［ｍｍ］程度のレーザー光は、レーザービームエキスパンダによってそのビーム径が拡大された後、集光レンズにより、ステップインデックス型の光ファイバ１０３の光入射端（コア部端面）にビーム径０．８［ｍｍ］程度まで集光されて案内される。光ファイバ１０３の光出射端（コア部端面）から出射するレーザー光は、後述する結像光学系１０４を通ってそれぞれＸＹテーブル１０５上のワークＷに対して照射される。

上記ステップインデックス型の光ファイバ１０３は、所定の直径（例えば０．８ｍｍ）を有する軸芯部のコアがその外周部のクラッド層よりも屈折率が大きく、そのコアとクラッド層との境界で屈折率がステップ上に変化しているものである。このステップインデックス型の光ファイバ１０３のコアにレーザー光を絞って入射すると、レーザー光の互いに異なる角度で入射した複数の光成分がコアとクラッド層との境界で多重に反射されながらコア内を伝送される。このようにレーザー光の複数の光成分が光ファイバ１０３のコア内で多重に反射されながら伝送されることにより、光ファイバ１０３の光出射端から出射したレーザー光の断面におけるエネルギー密度は均一になっている。すなわち、ＹＡＧレーザー装置１０１から出射したレーザー光が、図２０（ａ）に示すガウシアンエネルギー分布のシングルモードのレーザー光や、図２０（ｂ）に示すマルチモードのレーザー光であっても、光ファイバ１０３を通過すると、図２０（ｃ）に示すようにエネルギー密度が均一になったレーザー光になる。

図２１は、ワーク保持装置１０６の一構成を示す側面図である。このワーク保持装置１０６は、ワークＷをワーク台１１０の中央のワークセット部１１１に保持し、加工中に位置がズレないようにする役割を果たすものである。ワーク台１１０のワークセット部１１１にセットされるワークＷの位置は、ＸＹθ手動ステージを用いた位置調整部１１２で微調整される。ワーク保持装置１０６全体を移動させるＸＹテーブル１０５は、ＸＹテーブル本体と、ＸＹテーブル本体を制御するＸＹテーブルコントローラとから主に構成されている。このＸＹテーブル本体の上に、上記ワーク保持装置１０６が取り付けられている。

また、上記ワークセット部１１１のワーク周辺の領域１１１ａには、図２２に示すようにレーザー接合時にワークＷから発生するおそれがある有毒物質（例えば、ＧａＡｓ系の化合物半導体を用いたベアチップの場合には砒素：Ａｓ）を気体と一緒に吸引する複数の吸引口１１５が設けられている。この吸引口１１５から吸引された気体は、継ぎ手１１４から、図２３に示す所定のフィルターを備えた吸引装置１２０へと導かれる。この吸引装置１２０は、ワークセット部１１１から吸引した気体を複数のフィルター１２１に通すことにより砒素等の有毒物質を除去する。フィルター装置１２０を通った気体は、集塵器１２５によって他のゴミなどが除去された後、排気ダクトへと導かれる。

また、上記ワークセット部１１１には、図２４に示すバネなどを用いたワーク押圧機構が設けられている。このワーク押圧機構では、ＶＣＳＥＬベアチップ１０及びガラス板２３からなるワークＷがワークホルダー１１６に保持され、そのワークＷの上側に位置するガラス板２３の上面に接触するように、中間押圧部材１１９がフローティング状態でセットされる。この中間押圧部材１１９の複数の端部（２箇所又は３箇所以上）を、押圧部材１１７によりバネ１１８を介して押圧することにより、ＶＣＳＥＬベアチップ１０に過剰な応力を与えることなく、ガラス板２３をＶＣＳＥＬベアチップ１０に対して均一に押圧することができる。この状態でレーザー接合を行うことにより、ＶＣＳＥＬベアチップ１０のクラックを発生させることなく、ガラス板２３のチップ接続用電極とＶＣＳＥＬベアチップ１０の駆動電極との間の複数の接合箇所において接合材料（例えば、ハンダ）の厚さにばらつきがあっても、各接合箇所での電極同士の押圧力がほぼ等しくなり、均一なレーザー接合を行うことができる。

上記結像光学系１０４は、光ファイバ７の先端部を保持するファイバ保持部や複数のレンズで構成され、光ファイバ１０３を通過したレーザー光Ｌｐを集光してワークＷ上に結像するものである。結像光学系６６の倍率は例えば１／２に設定されるが、この倍率に限られるものではない。

上記メインコントローラは、本レーザー加工装置全体を制御するものであり、ＹＡＧレーザー装置１０１、ＸＹテーブルコントローラ等が接続されている。

図２５はレーザー接合に用いるＱスイッチＹＡＧレーザー光の繰り返し周波数（加工周波数）とピークエネルギー及びパルス幅との関係を示すグラフである。繰り返し周波数が低いほど１ショット当たりのエネルギーが大きく、繰り返し周波数が高いと１ショット当たりのエネルギーは小さくなる。そこで、レーザー接合時の接合材料の溶融やはんだの溶融を行う場合には、高い繰り返し周波数を用いる。一方、配線の一部の金属膜をとばして除去する場合には、低い繰り返し周波数を用いる。なお、図２５におけるピークエネルギーは、レーザーパルス１ショット当たりのエネルギーをパルス幅で割ることにより求められる。

図２６はレーザー接合に用いるＱスイッチＹＡＧレーザー光のランプ電流値と出力パワーとの関係を示すグラフである。ＹＡＧレーザー装置１０１から出射するレーザー出力は、図示のようにランプ電流値で変化し、例えば２３Ｗ〜４０Ｗの範囲で調整することができる。ここで、図２６におけるレーザー出力は繰り返し周波数にレーザーパルス１ショット当たりのエネルギーをかけることによって求めることができる。

図２７はレーザー接合に用いるレーザー光のビームサイズの説明図である。
ＶＣＳＥＬベアチップ１０の駆動電極１２と同程度のビームサイズＬＢ１（例えばφ３０μｍ程度）を有するレーザー光を用いる場合は、パルス状のレーザー光が各レーザー接合箇所（駆動電極１２）上に照射されるように、ワークＷとレーザー光Ｌｐとの間の相対的な移動速度とレーザー光の繰り返し周波数との同期させる。
また、ＶＣＳＥＬベアチップ１０の複数の駆動電極１２をカバーするようなビームサイズＬＢ２（例えばφ４００μｍ程度）を有するレーザー光を用いてもよい。この場合は、比較的少ない回数のレーザー光のスキャンでＶＣＳＥＬベアチップ１０全面にある複数の駆動電極１２についてレーザー接合を確実に行うことができる。特に、本実施形態のようにエネルギー分布が均一になっている大きなビームサイズＬＢ２のレーザー光を用いた場合は、図２８に示すようにレーザー光の照射スポットＳを一部重複させながらレーザー光を４回程度スキャンすることにより、ＶＣＳＥＬベアチップ１０全面にある複数の駆動電極１２についてレーザー接合を確実に行うことができる。

図２９は他の実施形態にかかるガラスウェーハを用いたＶＣＳＥＬモジュールの製造工程の説明図である。この製造方法では、上記ガラス板２３のガラス基板としてのガラスウェーハ２２に、複数のＶＣＳＥＬベアチップ１０が形成された半導体ウェーハ１１０から分離した各ＶＣＳＥＬベアチップ１０を装着し、上記レーザー接合及び乾燥気体を充填した封止を行う。その後、ガラスウェーハ２２を各ＶＣＳＥＬベアチップ１０の装着部分ごとに分離するよう切断する。これにより、ＶＣＳＥＬベアチップ１０をそれぞれ備えた多数のＶＣＳＥＬモジュールをまとめて製造することができる。上記ガラスウェーハ２２の切断方法としては、（１）円盤刃を高速回転させてカッティングするダイシング方法、（２）回転しないダイヤモンド刃で引きながら傷を入れるウェハスクライブ後、ブレーキングで割る方法、（３）エキシマレーザー等の紫外レーザーでカッティングする方法などがある。上記レーザーを用いてカッティングする方法では、レーザー光源として、ガラス基板の材料であるガラスウェーハ２２が良く吸収する波長のレーザー光を出力できるレーザーを用いる。例えば、ガラスの材料がＤ２６３の場合は、そのＤ２６３が良く吸収する波長２４８ｎｍのレーザー光を出力できるエキシマレーザーを用いる。この場合の加工条件としては、加工周波数：１００［Ｈｚ］、出力：３５０［ｍＪ］、照射回数：７００ショット、加工スポット：０．５×１［ｍｍ］が好適である。この加工条件でレーザー光を照射することにより、切断箇所を上記長方形（０．５×１ｍｍ）で貫通させ、井桁状に加工していく。なお、貫通加工ではなくハーフ加工を行い、その後、ブレーキングで割ってもよい。また、実装工程においてマウンターで割りながら基板に実装するようにしてもよい。また、上記エキシマレーザーの代わりに、非線形光学結晶を組み合わせたＹＡＧレーザーの４倍波（波長：２５５ｎｍ）のレーザー光を用いてもよい。特に、非線形光学結晶とＹＡＧレーザーとを組み合わせたレーザー装置の場合には、次の（１）乃至（３）のような１台で３役となり、経済的である。
（１）ＹＡＧ（基本波：１０６４ｎｍ）：レーザー接合
（２）ＹＡＧ（２倍波：５３２ｎｍ，３倍波：３５５ｎｍ）：レーザーによる配線パターニング
（３）ＹＡＧ（４倍波：２５５ｎｍ）：レーザーダイシング

本実施形態に係るＶＣＳＥＬモジュールの一構成例を示す断面図。（ａ），（ｂ）はそれぞれガラス基板の分光透過率を示す特性図。ガラス基板の両面に形成した反射防止膜の一構成例を示す断面図。ＶＣＳＥＬベアチップの一構成例を示す平面図。ガラス基板の一構成例を示す平面図。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれはんだ供給用の中間パッドを有する配線の構成例を示す説明図。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、正方形のガラス基板において中間パッドの形成しない配線と中間パッドを形成した配線の構成例を示す説明図。はんだ供給用の中間パッドを有する配線の他の構成例を示す説明図。ＶＣＳＥＬベアチップを有するＶＣＳＥＬモジュールを実装した電子回路基板の断面図。駆動ＩＣをガラス基板の表面に取り付けたＶＣＳＥＬモジュールを実装した電子回路基板の断面図。ＶＣＳＥＬモジュールを実装した基板を組み込んだ光源装置の参考例を示す説明図。実施形態に係る光源装置を示す説明図。（ａ）乃至（ｅ）はＶＣＳＥＬモジュールの製造工程の一例を示す説明図。アルミ層の上にメッキ層を備えた配線の一構成例を示す断面図。ガラス基板を通してレーザーを照射して接合を行っている様子を示す説明図。貫通孔を有するガラス基板を通してレーザーを照射して接合を行っている様子を示す説明図。（ａ）乃至（ｅ）はＶＣＳＥＬモジュールにおける他の製造工程の例を示す説明図。（ａ）乃至（ｅ）はＶＣＳＥＬモジュールの更なる他の製造工程の例を示す説明図。ＶＣＳＥＬモジュールのレーザー接合に用いるレーザー加工装置の一構成例を示す説明図。（ａ）乃至（ｃ）はそれぞれレーザー接合に使用できるレーザービームの断面方向のエネルギー分布を示す説明図。ワーク保持装置の一構成を示す側面図。ワーク保持装置の平面図。吸引装置の概略構成を示す説明図。ワーク押圧機構の一構成例を示す説明図。レーザー接合に用いるＱスイッチＹＡＧレーザー光の繰り返し周波数（加工周波数）とピークエネルギー及びパルス幅との関係を示す特性図。レーザー接合に用いるＱスイッチＹＡＧレーザー光のランプ電流値と出力パワーとの関係を示す特性図。レーザー接合に用いるレーザー光のビームサイズの説明図。レーザー接合時におけるレーザー光のスキャンの様子を示す説明図。他の実施形態にかかるガラスウェーハを用いたＶＣＳＥＬモジュールの製造工程の説明図。従来の光源装置を示す概略構成図。

符号の説明

１：ＶＣＳＥＬモジュール（光電変換モジュール）
３：基板保持部材（保持体）
１０：ＶＣＳＥＬベアチップ（光電変換ベアチップ）
１１：発光部
１２：駆動電極（電極）
２３：ガラス板（光透過板）
３０：配線パターン
４０：接合層（導電性接合材）
６０：接合層（導電性接合材）
９０：電子回路基板
９０ａ：開口
２０１：結像レンズ（集光レンズ）

Claims

電気信号を光に変換して発光する発光部、又は受光した光を電気信号に変換する受光部を半導体基板の表面上に有する光電変換ベアチップと、該発光部から出射された光を自らに対して厚み方向に透過させるか、あるいは自らを厚み方向に透過した光を該受光部に入射させるかするように、該光電変換ベアチップに対向配設された光透過板とを有する光電変換モジュールと、該光電変換モジュール、及び該光電変換モジュールに電気接続される電子部品が実装された電子回路基板と、該電子回路基板を保持する保持体とを備える光電変換装置において、
上記光透過板の両面のうち、上記光電変換ベアチップに対向する側の面に配線パターンを形成し、該配線パターンと該光電変換ベアチップの電極とを導電性接合材で接合して上記光電変換モジュールを形成し、該光電変換モジュールの該光電変換ベアチップを受け入れるための開口又は凹部を上記電子回路基板に形成し、該光電変換ベアチップを該電子回路基板の該開口又は凹部内に受け入れさせつつ上記光透過板の周縁部を該電子回路基板における該開口又は凹部の周囲箇所に重ね合わせ、その重ね合わせの領域における該電子回路基板の配線パターンと該光透過板の配線パターンとを導電性接合材で接合し、且つ、該電子回路基板の両面のうち、該光透過板の周縁部と重ね合わせられる側の面を上記保持体に突き当てることで、該ＶＣＳＥＬモジュールを該保持体に対して位置合わせしたことを特徴とする光電変換装置。
請求項１の光電変換装置であって、
上記光電変換モジュールが、上記発光部を有する発光モジュールであることを特徴とする光電変換装置。
請求項１の光電変換装置であって、
上記光電変換モジュールが、上記受光部を有する受光モジュールであることを特徴とする光電変換装置。