JP2013239614A - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体発光素子を精度よく搭載することが可能な発光装置の製造方法を提供する。
【解決手段】発光装置100は、基板10上に、金属粒子を溶媒に分散させた接合材を塗布する工程と、基板10上に、接合材を介して、サブマウント30を載置する工程と、熱処理によって、接合材の金属粒子同士を融着させて、基板10にサブマウント30を接合する工程と、接合材の金属粒子同士を融着させる工程の後に、半田層32によって、サブマウント30に半導体発光素子40を接合する工程と、を含む。
【選択図】図1
【解決手段】発光装置100は、基板10上に、金属粒子を溶媒に分散させた接合材を塗布する工程と、基板10上に、接合材を介して、サブマウント30を載置する工程と、熱処理によって、接合材の金属粒子同士を融着させて、基板10にサブマウント30を接合する工程と、接合材の金属粒子同士を融着させる工程の後に、半田層32によって、サブマウント30に半導体発光素子40を接合する工程と、を含む。
【選択図】図1
Description
本発明は、発光装置の製造方法に関する。
近年、半導体発光素子の開発が精力的に行われている。半導体発光素子としては、半導体レーザー(Laser Diode)、スーパールミネッセントダイオード(Super Luminescent Diode、以下「SLD」ともいう)、LED(Light Emitting Diode)等が知られている。
半導体発光素子を備えた発光装置では、半導体発光素子は、一般的に、サブマウントを介して、銅ベースやステム等の支持基板に搭載されている。このような発光装置の製造方法として、例えば、特許文献1には、フレーム(支持基板)上に、上面と下面にそれぞれ第1の半田と第2の半田を付けたサブマウントを載せる工程と、フレーム上に半導体レーザーチップを載せる工程と、フレーム、サブマウント、および半導体レーザーチップを加熱して第1および第2の半田を溶融させて、フレーム上にサブマウントを接合し、かつサブマウント上に半導体レーザーチップを接合する工程と、を含む発光装置の製造方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示された発光装置の製造方法では、加熱により第1の半田と第2の半田を同時に溶融させて、支持基板とサブマウントとの接合、およびサブマウントと半導体発光素子との接合を行う。そのため、本工程において、第1の半田が溶融することにより生じるサブマウントに対する半導体発光素子の位置ずれ、および第2の半田が溶融することにより生じる支持基板に対するサブマウントの位置ずれが生じる。したがって、支持基板に対する半導体発光素子の位置ずれが大きくなり、支持基板に半導体発光素子を精度よく搭載できないという問題があった。
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、半導体発光素子を精度よく搭載することが可能な発光装置の製造方法を提供することにある。
本発明に係る発光装置の製造方法は、
基板上に、金属粒子を溶媒に分散させた接合材を塗布する工程と、
前記基板上に、前記接合材を介して、サブマウントを載置する工程と、
熱処理によって、前記接合材の前記金属粒子同士を融着させて、前記基板に前記サブマウントを接合する工程と、
前記基板に前記サブマウントを接合する工程の後に、半田によって、前記サブマウントに半導体発光素子を接合する工程と、
を含む。
基板上に、金属粒子を溶媒に分散させた接合材を塗布する工程と、
前記基板上に、前記接合材を介して、サブマウントを載置する工程と、
熱処理によって、前記接合材の前記金属粒子同士を融着させて、前記基板に前記サブマウントを接合する工程と、
前記基板に前記サブマウントを接合する工程の後に、半田によって、前記サブマウントに半導体発光素子を接合する工程と、
を含む。
このような発光装置の製造方法によれば、接合材が金属粒子同士を融着させることによって基板とサブマウントとを接合するため、サブマウントに半導体発光素子を接合する工程において、接合材を溶融させないことができる。そのため、サブマウントに半導体発光素子を接合する工程において、接合材の溶融に起因する基板とサブマウントとの間の位置ずれは生じない。したがって、半導体発光素子を基板に対して精度よく搭載することができる。
本発明に係る発光装置の製造方法において、
前記サブマウントを載置する工程では、前記基板上に、複数の前記サブマウントを載置し、
前記半導体発光素子を接合する工程では、各前記サブマウントに、前記半導体発光素子を接合してもよい。
前記サブマウントを載置する工程では、前記基板上に、複数の前記サブマウントを載置し、
前記半導体発光素子を接合する工程では、各前記サブマウントに、前記半導体発光素子を接合してもよい。
このような発光装置の製造方法によれば、複数の半導体発光素子を基板に対して精度よく搭載することができる。
本発明に係る発光装置の製造方法において、
前記半導体発光素子を接合する工程では、複数の前記サブマウントのうちの1つの前記サブマウントにマーカーを設け、前記マーカーを基準として、複数の前記半導体発光素子の位置合わせを行ってもよい。
前記半導体発光素子を接合する工程では、複数の前記サブマウントのうちの1つの前記サブマウントにマーカーを設け、前記マーカーを基準として、複数の前記半導体発光素子の位置合わせを行ってもよい。
このような発光装置の製造方法によれば、複数の半導体発光素子を基板に対して精度よく搭載することができる。
本発明に係る発光装置の製造方法において、
前記半導体発光素子を接合する工程では、前記サブマウントに、複数の前記半導体発光素子を接合してもよい。
前記半導体発光素子を接合する工程では、前記サブマウントに、複数の前記半導体発光素子を接合してもよい。
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、複数の半導体発光素子を基板に対して精度よく搭載することができる。
本発明に係る発光装置の製造方法において、
前記サブマウントを載置する工程の前に、前記サブマウント上に、前記半田となる金属層を形成する工程を含んでいてもよい。
前記サブマウントを載置する工程の前に、前記サブマウント上に、前記半田となる金属層を形成する工程を含んでいてもよい。
このような発光装置の製造方法によれば、製造工程を簡略化することができる。
本発明に係る発光装置の製造方法において、
前記金属粒子の直径は、5nm以上100nm以下であってもよい。
前記金属粒子の直径は、5nm以上100nm以下であってもよい。
このような発光装置の製造方法によれば、接合材として、このような微小な金属粒子を用いることにより、バルクに比べて、融点を低くすることができる。したがって、基板にサブマウントを接合する工程の熱処理によって、半田となる金属層を溶融させないことができる。
本発明に係る発光装置の製造方法において、
前記金属粒子は、金粒子、または銀粒子であってもよい。
前記金属粒子は、金粒子、または銀粒子であってもよい。
このような発光装置の製造方法によれば、半導体発光素子を支持基板に対して精度よく搭載することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1. 第1実施形態
1.1. 発光装置の構成
まず、第1実施形態に係る発光装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る発光装置100を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図1では、半導体発光素子40を簡略化して図示している。
1.1. 発光装置の構成
まず、第1実施形態に係る発光装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る発光装置100を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図1では、半導体発光素子40を簡略化して図示している。
発光装置100は、図1に示すように、基板(以下「支持基板」ともいう)10と、接合材20と、サブマウント30と、半田層32と、半導体発光素子40と、を含む。
支持基板10は、サブマウント30を介して、半導体発光素子40を支持している。支持基板10としては、例えば、板状の部材(直方体形状の部材)を用いることができる。支持基板10の材質は、例えば、Cu、Al、Mo、W、Si、C、Be、Au、これらの化合物(例えば、AlN、BeOなど)や合金(例えばCuMoなど)などである。また、これらの例示を組み合わせたもの、例えば銅(Cu)層とモリブデン(Mo)層の多層構造などから、支持基板10を構成することもできる。また、支持基板10の表面には、例えば、Ni層、Au層の順序で積層した金属層が設けられていてもよい。支持基板10の上面12には、接合材20を介して、サブマウント30が載置されている。支持基板10上には、半導体発光素子40と、半導体発光素子40を駆動させるための駆動部と、を接続するための配線(図示しない)が設けられていてもよい。この配線は、接合材20、サブマウント30、および半田層32を介して、半導体発光素子40に電気的に接続されていてもよい。また、この配線は、配線ワイヤー(図示しない)を介して、半導体発光素子40に電気的に接続されていてもよい。支持基板10は、例えば、半導体発光素子40で発生した熱を放散させることができる。
接合材20は、支持基板10とサブマウント30とを接合している。接合材20は、支持基板10とサブマウント30との間に位置している。接合材20は、金属粒子を溶媒に分散させたものから、溶媒を除去し、金属粒子同士を融着させた(粒子間融着させた)ものである。金属粒子は、例えば、銀粒子、金粒子等である。
サブマウント30は、支持基板10に、接合材20を介して載置されている。サブマウント30は、支持基板10と半導体発光素子40との間に位置している。サブマウント30の上面31には、半田層32が設けられている。サブマウント30上には、半田層32を介して、半導体発光素子40が載置されている。サブマウント30の材質は、例えば、AlN、CuW、SiC、BeO、CuMoなどである。また、例えば、銅(Cu)層とモリブデン(Mo)層の多層構造(CMC)などからサブマウント30を構成することもできる。サブマウント30の表面には、例えば、Ti層、Pt層、Au層の順序で積層した金属層が設けられていてもよい。サブマウント30としては、例えば、板状の部材を用いることができる。
支持基板10の熱伝導率は、サブマウント30の熱伝導率よりも高く、サブマウント30の熱伝導率は、半導体発光素子40の熱伝導率よりも高い。これにより、支持基板10およびサブマウント30は、ヒートシンクとして機能することができる。また、サブマウント30の熱膨張率は、半導体発光素子40の熱膨張率に近いことが望ましい。例えば、図示はしないが、サブマウントを用いず、半導体発光素子を直接支持基板10に実装すると、支持基板10と半導体発光素子との熱膨張率の差により、実装時の過熱や駆動時の発熱により反りが発生し半導体発光素子に応力が加わって、信頼性が低下する場合がある。このような問題に対し、本実施形態では、サブマウント30を用いることにより、支持基板10と半導体発光素子40との熱膨張率の差によって生じる応力を緩和し、信頼性を向上させることができる。
半田層32は、サブマウント30と半導体発光素子40との間に位置している。半田層32は、サブマウント30の上面31の全面に設けられている。なお、半田層32は、サブマウント30の上面31の一部に設けられていてもよい。半田層32は、サブマウント30と半導体発光素子40とを接合している。半田層32は、例えば、AuSn半田(AuとSnの合金)である。なお、半田層32の材質は、特に限定されない。
半導体発光素子40は、サブマウント30上に、半田層32を介して載置されている。半導体発光素子40としては、例えば、半導体レーザー、SLD(スーパールミネッセントダイオード)、LED等を用いることができる。特に、SLDは、半導体レーザーに比べてスペックルノイズを低減することができ、かつLEDに比べて高出力化を図ることができるので、例えば、発光装置100をプロジェクター等の光源に用いる場合に好適である。
図2は、半導体発光素子40を模式的に示す平面図である。図3は、半導体発光素子40を模式的に示す断面図であり、図2のIII−III線断面図である。以下では、半導体発光素子40が端面発光型のSLDである場合について説明する。
半導体発光素子40は、図2および図3に示すように、基板102と、第1クラッド層104と、活性層106と、第2クラッド層108と、コンタクト層109と、第1電極112と、第2電極114と、絶縁部120と、を有することができる。
基板102としては、例えば、第1導電型(例えばn型)のGaAs基板などを用いる。
第1クラッド層104は、基板102上に形成されている。第1クラッド層104としては、例えば、n型のInGaAlP層などを用いる。
活性層106は、第1クラッド層104上に形成されている。活性層106は、例えば、InGaPウェル層とInGaAlPバリア層とから構成される量子井戸構造を3つ重ねた多重量子井戸(MQW)構造を有する。図2に示す例では、活性層106は、光出射部111が形成される第1側面131と、第1側面131に対して傾斜した第2側面132および第3側面133を有している。
活性層106の一部は、第1利得領域150、第2利得領域160、および第3利得領域170を構成している。利得領域150,160,170は、半導体発光素子40の各層の積層方向から見て、コの字型(あるいは、角部を有するU字型)の形状となるように設けられている。利得領域150,160,170は、光を発生させることができ、この光は、利得領域150,160,170内を、利得を受けつつ導波することができる。
第1利得領域150は、図2に示すように、第2側面132から第3側面133まで設けられている。図示の例では、第1利得領域150は、第1側面131に対して平行に設けられている。
第2利得領域160は、第2側面132から第1側面131まで設けられている。第2利得領域160は、第2側面132において、第1利得領域150と重なっている。
第3利得領域170は、第3側面133から第1側面131まで設けられている。第3利得領域170は、第3側面133において、第1利得領域150と重なっている。
利得領域150,160,170に発生する光において、第1側面131の反射率は、第2側面132の反射率および第3側面133の反射率より低い。これにより、第2利得領域160と第1側面131との接続部、および第3利得領域170と第1側面131との接続部は、光出射部111となることができる。また、側面132,133は、反射面となることができる。
利得領域160,170は、第1側面131の垂線Pに対して傾いて、第1側面131に接続されている。これにより、第2利得領域160の第1側面131における端面と、第3利得領域170の第1側面131における端面との間で、利得領域150,160,170に発生する光を、直接的に多重反射させないことができる。その結果、直接的な共振器を構成させないことができるため、利得領域150,160,170に発生する光のレーザー発振を抑制または防止することができる。
第2クラッド層108は、活性層106上に形成されている。第2クラッド層108としては、例えば、第2導電型(例えばp型)のInGaAlP層などを用いる。
例えば、p型の第2クラッド層108、不純物がドーピングされていない活性層106、およびn型の第1クラッド層104により、pinダイオードが構成される。第1クラッド層104および第2クラッド層108の各々は、活性層106よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。活性層106は、光を発生させ、かつ光を増幅しつつ導波させる機能を有する。第1クラッド層104および第2クラッド層108は、活性層106を挟んで、注入キャリア(電子および正孔)並びに光を閉じ込める機能(光の漏れを抑制する機能)を有する。
半導体発光素子40は、第1電極112と第2電極114との間に、pinダイオードの順バイアス電圧を印加する(電流を注入する)と、活性層106に利得領域150,160,170を生じ、利得領域150,160,170において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、利得領域150,160,170内で光の強度が増幅される。そして、強度が増幅された光は、光出射部111から光Lとして出射される。すなわち、図示の例では、半導体発光素子40は、端面発光型の半導体発光素子である。
コンタクト層109と、第2クラッド層108の一部とは、柱状部122を構成することができる。柱状部122の平面形状は、利得領域150,160,170の平面形状と同じである。すなわち、コンタクト層109の上面の平面形状は、利得領域150,160,170の平面形状と同じであるといえる。例えば、柱状部122の平面形状によって、電極112,114間の電流経路が決定され、その結果、利得領域150,160,170の平面形状が決定される。
絶縁部120は、第2クラッド層108上であって、柱状部122の側方に設けられている。絶縁部120としては、例えば、SiN層、SiO2層、SiON層、Al2O3層、ポリイミド層を用いる。
絶縁部120として上記の材料を用いた場合、電極112,114間の電流は、絶縁部120を避けて、該絶縁部120に挟まれた柱状部122を流れることができる。絶縁部120は、活性層106の屈折率よりも小さい屈折率を有することができる。この場合、絶縁部120を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁部120を形成しない部分、すなわち、柱状部122が形成された部分の垂直断面の有効屈折率よりも小さくなる。これにより、平面方向において、利得領域150,160,170内に効率良く光を閉じ込めることができる。
第1電極112は、基板102の下の全面に形成されている。第1電極112としては、例えば、基板102側からCr層、AuGe層、Ni層、Au層の順序で積層したものを用いる。
第2電極114は、コンタクト層109上および絶縁部120上に形成されている。第2電極114としては、例えば、コンタクト層109側からCr層、AuZn層、Au層の順序で積層したものを用いる。
半導体発光素子40は、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などによる半導体加工技術によって形成される。
半導体発光素子40は、例えば、ジャンクションダウンの状態で支持基板10に実装されている。すなわち、半導体発光素子40は、例えば、活性層106が、半導体発光素子40の基板102よりも支持基板10側に位置するように実装されている。これにより、発熱源である活性層106をサブマウント30に近づけることができるため、放熱性を高めることができる。半導体発光素子40は、第2電極114側を支持基板10に向けて(図3の例とは、上下を逆にして)実装されている。
本実施形態に係る発光装置100によれば、後述する本実施形態に係る製造方法により製造されているため、半導体発光素子40が支持基板10に対して精度よく搭載される。
1.2. 発光装置の製造方法
次に、第1実施形態に係る発光装置100の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図4および図5は、第1実施形態に係る発光装置100の製造工程を模式的に示す断面図である。
次に、第1実施形態に係る発光装置100の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図4および図5は、第1実施形態に係る発光装置100の製造工程を模式的に示す断面図である。
図4に示すように、支持基板10上に、接合材20aを塗布する。接合材20aは、金属粒子を溶媒に分散させたものである。接合材20aは、例えば、金属ナノペーストである。接合材20aの金属粒子は、例えば、銀粒子、または金粒子等である。金属粒子の直径は、例えば、5nm以上100nm以下(いわゆるナノサイズ粒子)である。このような微小な金属粒子は、バルクの場合と比べて、表面エネルギーが大きいため、融点が低い。そのため、接合材20aでは、金属粒子同士が低温で融着するが、融着後は、バルクの場合と同様の融点を有する。接合材20aの溶媒は、例えば、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−ウンデカン等の炭化水素系溶媒、n−ノナノール、n−ウンデカノール等の高級アルコール、テルピネオール、トルエン、水系溶媒などである。接合材20aとして、例えば、ダイボンド用銀ナノペースト(DOWAエレクトロニクス株式会社製)を用いることができる。
図5に示すように、支持基板10上に、接合材20aを介して、サブマウント30を載置する。なお、サブマウント30を支持基板10上に載置するまえに、予めサブマウント30上に半田層32となる金属層32aを形成する。金属層32aは、例えば、サブマウント30側から、Sn層、Au層の順で積層させたものである。なお、金属層32aは、Sn層、Au層を交互に複数回積層させたものであってもよい。金属層32aの成膜は、例えば、蒸着法により行われる。なお、サブマウント30を支持基板10上に載置した後に、サブマウント30上に金属層32aを形成してもよい。
次に、熱処理によって、接合材20aを加熱する。これにより、接合材20aから溶媒が除去され、かつ、金属粒子同士が融着して接合材20となり、支持基板10にサブマウント30を接合することができる。具体的には、まず、熱処理によって、接合材20aを加熱して、接合材20aの溶媒を蒸発させる。これにより、接合材20aから溶媒を除去することができる。さらに、接合材20aを加熱して、金属粒子同士を融着(粒子間融着)させて、支持基板10とサブマウント30とを接合する。ここで、金属粒子同士の融着とは、金属粒子の表面が熱により溶融して、他の金属粒子と接合することをいう。接合材20aの金属粒子は、上述したように、直径が5nm以上100nm以下の微小なサイズであるため、バルクの場合に比べて、融点が低い。したがって、本工程では、半田となる金属層32aの融点よりも低い温度で、支持基板10にサブマウント30を接合することができる。本工程における熱処理の温度は、例えば、230℃程度である。
図1に示すように、半田層32によって、サブマウント30上に、半導体発光素子40を接合する。具体的には、まず、サブマウント30の上面31に設けられた金属層32a上に半導体発光素子40を載置する。次に、熱処理により、金属層32aをAuSn合金の共晶温度以上に加熱して、金属層32aを溶融させてサブマウント30と半導体発光素子40とを接合する。本工程における熱処理の温度は、例えば、330℃程度である。本工程において、接合材20は金属粒子同士が融着した状態である。そのため、接合材20の融点はバルクの状態に近く、本工程における熱処理では、接合材20は溶融しない。そのため、本工程において、接合材20の溶融に起因する支持基板10とサブマウント30との間の位置ずれは生じない。したがって、本工程では、半導体発光素子40を、支持基板10に対して精度よく搭載することができる。
以上の工程により、発光装置100を製造することができる。
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、支持基板10上に、接合材20aを介して、サブマウント30を載置する工程と、熱処理によって、接合材20aの金属粒子同士を融着させて、支持基板10にサブマウント30を接合する工程と、接合材20aの金属粒子同士を融着させる工程の後に、半田32によって、サブマウント30に半導体発光素子40を接合する工程と、を含む。これにより、サブマウント30に半導体発光素子40を接合する工程において、接合材20を溶融させないことができる。そのため、サブマウント30に半導体発光素子40を接合する工程において、接合材の溶融に起因する支持基板10とサブマウント30との間の位置ずれは生じない。したがって、半導体発光素子40を支持基板10に対して精度よく搭載することができる。
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、サブマウント30を載置する工程の前に、サブマウント30上に、半田32となる金属層32aを形成する工程を含むため、支持基板10にサブマウント30を接合した後に、サブマウント30上に半田を塗布しなくてもよい。したがって、製造工程を簡略化することができる。
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、金属粒子の直径は、5nm以上100nm以下である。接合材20aとして、このような微小な金属粒子を用いることにより、バルクの場合と比べて、融点を低くすることができる。したがって、支持基板10にサブマウント30を接合する工程の熱処理によって、半田32となる金属層32aを溶融させないことができる。
2. 第2実施形態
2.1. 発光装置の構成
次に、第2実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図6は、第2実施形態に係る発光装置200を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図6では、半導体発光素子40を簡略化して図示している。以下、発光装置200において、発光装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
2.1. 発光装置の構成
次に、第2実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図6は、第2実施形態に係る発光装置200を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図6では、半導体発光素子40を簡略化して図示している。以下、発光装置200において、発光装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
上述した発光装置100では、図1に示すように、支持基板10上に、1つの半導体発光素子40が搭載されていた。
これに対し、発光装置200では、図6に示すように、支持基板10上に、複数(3つ)の半導体発光素子40(第1半導体発光素子40a,第2半導体発光素子40b,第3半導体発光素子40c)が搭載されている。
発光装置200では、支持基板10上に、3つのサブマウント30(第1サブマウント30a,第2サブマウント30b,第3サブマウント30c)が、接合材20を介して、載置されている。この3つのサブマウント30a,30b,30c上には、それぞれ半導体発光素子40a,40b,40cが載置されている。具体的には、第1サブマウント30a上には、第1半導体発光素子40aが載置されている。第2サブマウント30b上には、第2半導体発光素子40bが載置されている。第3サブマウント30c上には、第3半導体発光素子40cが載置されている。
2.2. 発光装置の製造方法
次に、第2実施形態に係る発光装置200の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図7および図8は、第2実施形態に係る発光装置200の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、上述した第1実施形態に係る発光装置の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
次に、第2実施形態に係る発光装置200の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図7および図8は、第2実施形態に係る発光装置200の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、上述した第1実施形態に係る発光装置の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
図7に示すように、支持基板10上に、接合材20aを塗布する。接合材20aは、支持基板10上の、サブマウント30a,30b,30cが載置される領域にそれぞれ塗布される。
図8に示すように、支持基板10上に、接合材20aを介して、サブマウント30a,30b,30cを載置する。なお、サブマウント30a,30b,30cを支持基板10上に載置するまえに、予めサブマウント30a,30b,30c上に半田層32となる金属層32aを形成する。
次に、熱処理によって、接合材20aを加熱する。これにより、接合材20aから溶媒が除去され、かつ、金属粒子同士が融着して接合材20となり、支持基板10にサブマウント30a,30b,30cを接合することができる。
図6に示すように、半田層32によって、各サブマウント30a,30b,30c上に、半導体発光素子40a,40b,40cを接合する。具体的には、まず、第1サブマウント30aの上面31に設けられた金属層32a上に、第1半導体発光素子40aを載置する。このとき、第1サブマウント30aに設けられたマーカー(図示せず)を基準として、支持基板10に対する第1半導体発光素子40aの位置合わせを行う。次に、第2サブマウント30bの上面31に設けられた金属層32a上に、第2半導体発光素子40bを載置する。このとき、第1サブマウント30aに設けられたマーカーを基準として、第2半導体発光素子40bの位置合わせを行う。次に、第3サブマウント30cの上面31に設けられた金属層32a上に、第3半導体発光素子40cを載置する。このとき、第1サブマウント30aに設けられたマーカーを基準として、第3半導体発光素子40cの位置合わせを行う。このように、本工程では、複数のサブマウント30a,30b,30cのうちの1つのサブマウント30にマーカーを設け、このマーカーを基準として、複数の半導体発光素子40a,40b,40cの位置合わせを行う。これにより、半導体発光素子40a,40b,40cを精度よく搭載することができる。なお、支持基板10にマーカーを設け、このマーカーを基準として複数の半導体発光素子の位置合わせを行ってもよい。
次に、熱処理により、金属層32aをAuSn合金の共晶温度以上に加熱して、金属層32aを溶融させてサブマウント30a,30b,30cに半導体発光素子40a,40b,40cを接合する。これにより、1回の熱処理で、第1サブマウント30aと第1半導体発光素子40a、第2サブマウント30bと第2半導体発光素子40b、および第3サブマウント30cと第3半導体発光素子40cを接合することができる。
以上の工程により、発光装置200を製造することができる。
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、支持基板10上に、複数のサブマウント30a,30b,30cを載置し、各サブマウント30a,30b,30cに、半導体発光素子を接合することができる。これにより、複数の半導体発光素子を支持基板10に対して精度よく搭載することができる。
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、半導体発光素子40a,40b,40cを接合する工程では、複数のサブマウント30a,30b,30cのうちの1つのサブマウント30aにマーカーを設け、このマーカーを基準として、複数の半導体発光素子40a,40b,40cの位置合わせを行う。これにより、半導体発光素子40a,40b,40cを支持基板10に精度よく搭載することができる。
2.3. 変形例
次に、第2実施形態の変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図9は、第2実施形態の変形例に係る発光装置300を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図9では、半導体発光素子40を簡略化して図示している。以下、発光装置300において、発光装置100,200の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
次に、第2実施形態の変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図9は、第2実施形態の変形例に係る発光装置300を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図9では、半導体発光素子40を簡略化して図示している。以下、発光装置300において、発光装置100,200の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
上述した発光装置200では、図6に示すように、支持基板10上に、3つのサブマウント30a,30b,30cが載置され、この3つのサブマウント30a,30b,30c上には、それぞれ半導体発光素子40a,40b,40cが載置されていた。
これに対して、発光装置300では、図9に示すように、支持基板10上に、1つのサブマウント30が載置され、このサブマウント30上に、複数(3つ)の半導体発光素子40a,40b,40cが載置されている。
次に、第2実施形態の変形例に係る発光装置300の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図10は、第2実施形態の変形例に係る発光装置300の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、上述した第1および第2実施形態に係る発光装置の製造方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
図10に示すように、支持基板10上に、接合材20aを塗布する。次に、支持基板10上に、接合材20aを介して、サブマウント30を載置する。なお、サブマウント30を支持基板10上に載置するまえに、予めサブマウント30上に半田層32となる金属層32aを形成する。
図9に示すように、熱処理によって、接合材20aを加熱する。これにより、接合材20aから溶媒が除去され、かつ、金属粒子同士が融着して接合材20となり、支持基板10にサブマウント30を接合することができる。
次に、半田層32によって、サブマウント30上に、半導体発光素子40a,40b,40cを接合する。具体的には、まず、サブマウント30の上面31に設けられた金属層32a上に、第1半導体発光素子40a、第2半導体発光素子40b、および第3半導体発光素子40cを載置する。半導体発光素子40a,40b,40cは、例えば、サブマウント30に設けられた1つのマーカーを基準として位置あわせが行われる。そのため、半導体発光素子40a,40b,40cを支持基板10に対して精度よく搭載することができる。次に、熱処理により、金属層32aをAuSn合金の共晶温度以上に加熱して、金属層32aを溶融させて、サブマウント30に半導体発光素子40a,40b,40cを接合する。
以上の工程により、発光装置300を製造することができる。
本実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、支持基板10上に、サブマウント30を載置し、サブマウント30上に複数の半導体発光素子を接合することができる。これにより、例えば、複数のサブマウント上にそれぞれ半導体発光素子を載置する場合と比べて、製造工程を簡略化することができる。また、複数の半導体発光素子を支持基板10に対して精度よく搭載することができる。
3. 第3実施形態
次に、第3実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図11は、第3実施形態に係るプロジェクター400を模式的に示す図である。なお、図11では、便宜上、プロジェクター400を構成する筐体を省略して図示している。
次に、第3実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図11は、第3実施形態に係るプロジェクター400を模式的に示す図である。なお、図11では、便宜上、プロジェクター400を構成する筐体を省略して図示している。
プロジェクター400は、図11に示すように、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源100R、緑色光源100G、青色光源100Bを含む。プロジェクター400の光源としては、本発明に係る発光装置を用いることができる。以下では、図11に示すように、プロジェクター400の光源として、発光装置100(赤色発光装置100R、緑色発光装置100G、青色発光装置100B)を用いた例について説明する。なお、図11では、便宜上、発光装置100を簡略化して図示している。
プロジェクター400は、さらに、レンズアレイ402R,402G,402Bと、透過型の液晶ライトバルブ(光変調装置)404R,404G,404Bと、投射レンズ(投射装置)408と、を含む。
光源100R,100G,100Bから出射された光は、各レンズアレイ402R,402G,402Bに入射する。レンズアレイ402の入射面は、例えば、光源100から出射される光の光軸に対して、所定の角度で傾斜している。これにより、光源100から出射された光の光軸を変換することができる。したがって、例えば、光源100から出射された光を、液晶ライトバルブ404の照射面に対して、直交させることができる。特に、図2に示すように、半導体発光素子40の利得領域160,170が第1側面131に対して傾いて設けられている場合、光源(半導体発光素子40)100から出射される光は、第1側面131の垂線Pに対して傾いて進行するため、上述したようにレンズアレイ402の入射面は所定の角度で傾斜していることが望ましい。
レンズアレイ402は、液晶ライトバルブ404側に、凸曲面を有することができる。これにより、レンズアレイ402の入射面において光軸が変換された光は、凸曲面によって、集光される、または拡散角を小さくされることができる。したがって、均一性よく液晶ライトバルブ404を照射することができる。
このように、レンズアレイ402は、光源100から出射される光の光軸を制御して、当該光を集光させることができる。
各レンズアレイ402R,402G,402Bによって集光された光は、各液晶ライトバルブ404R,404G,404Bに入射する。各液晶ライトバルブ404R,404G,404Bは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。
各液晶ライトバルブ404R,404G,404Bによって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム406に入射する。クロスダイクロイックプリズム406は、例えば、4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成される。
クロスダイクロイックプリズム406によって合成された光は、投射光学系である投射レンズ408に入射する。投射レンズ408は、液晶ライトバルブ404R,404G,404Bによって形成された像を拡大して、スクリーン(表示面)410に投射する。
プロジェクター400によれば、半導体発光素子が精度よく搭載された発光装置100を含むため、画質を向上させることができる。
なお、上述の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device)が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。
また、光源100を、光源100からの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置(プロジェクター)の光源装置にも適用することが可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
10…支持基板、12…上面、20,20a…接合材、30…サブマウント、30a…第1サブマウント、30b…第2サブマウント、30c…第3サブマウント、31…上面、32…半田層、32a…金属層、40…半導体発光素子、40a…第1半導体発光素子、40b…第2半導体発光素子、40c…第3半導体発光素子、100…発光装置、100B…青色発光装置、100G…緑色発光装置、100R…赤色発光装置、102…基板、104…第1クラッド層、106…活性層、108…第2クラッド層、109…コンタクト層、111…光出射部、112…第1電極、114…第2電極、120…絶縁部、122…柱状部、131…第1側面、132…第2側面、133…第3側面、150…第1利得領域、160…第2利得領域、170…第3利得領域、200,300…発光装置、400…プロジェクター、402…レンズアレイ、404…液晶ライトバルブ、406…クロスダイクロイックプリズム、408…投射レンズ
Claims (7)
- 基板上に、金属粒子を溶媒に分散させた接合材を塗布する工程と、
前記基板上に、前記接合材を介して、サブマウントを載置する工程と、
熱処理によって、前記接合材の前記金属粒子同士を融着させて、前記基板に前記サブマウントを接合する工程と、
前記基板に前記サブマウントを接合する工程の後に、半田によって、前記サブマウントに半導体発光素子を接合する工程と、
を含む、ことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記サブマウントを載置する工程では、前記基板上に、複数の前記サブマウントを載置し、
前記半導体発光素子を接合する工程では、各前記サブマウントに、前記半導体発光素子を接合する、ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置の製造方法。 - 前記半導体発光素子を接合する工程では、複数の前記サブマウントのうちの1つの前記サブマウントにマーカーを設け、前記マーカーを基準として、複数の前記半導体発光素子の位置合わせを行う、ことを特徴とする請求項2に記載の発光装置の製造方法。
- 前記半導体発光素子を接合する工程では、前記サブマウントに、複数の前記半導体発光素子を接合する、ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記サブマウントを載置する工程の前に、前記サブマウント上に、前記半田となる金属層を形成する工程を含む、ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記金属粒子の直径は、5nm以上100nm以下である、ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
- 前記金属粒子は、金粒子、または銀粒子である、ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の発光装置の製造方法。
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