JP2016040822A - Surface emitting laser device and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface emitting laser device and the like in which a microlens is positioned with respect to a surface emitting laser with high accuracy by a simple method.SOLUTION: A present surface emitting laser device comprises: a surface emitting laser substrate in which a surface emitting laser and a plurality of first adhesive fixing regions are formed on one surface of a semiconductor substrate; a microlens substrate including a microlens on which outgoing beams of the surface emitting laser are incident, a plurality of bridge columns which project on the one surface side of the semiconductor substrate and second adhesive fixing regions each formed at a position opposite to each first adhesive fixing region on a bottom face of each bridge column; and an adhesive for adhering the first adhesive fixing regions and the second adhesive fixing regions. The surface emitting laser substrate and the microlens substrate are fixed in a state of being self-aligned by a resilience generated at the time of melting of the adhesive.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、面発光レーザ装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a surface emitting laser device and a manufacturing method thereof.

近年、各種光学機器、レーザプロジェクタ、レーザ加工機用光源レーザ等の高出力レーザの研究が盛んである。このような高出力レーザでは、例えば、面発光レーザアレイの光を集光して高出力化を達成している。面発光レーザは、基板に垂直な方向に光が出射すること、集積化が容易で、かつ検査が容易である特徴から、高出力レーザの光源として適している。高出力レーザの構成としては、例えば、光源である面発光レーザアレイの光出射方向にマイクロレンズアレイからなるコリメータレンズを配置し、更に集光用レンズを配置したものが知られている。   In recent years, research on high-power lasers such as various optical devices, laser projectors, and light source lasers for laser processing machines has been actively conducted. In such a high-power laser, for example, the light from the surface emitting laser array is condensed to achieve high output. A surface-emitting laser is suitable as a light source for a high-power laser because it emits light in a direction perpendicular to the substrate, is easily integrated, and is easily inspected. As a configuration of a high-power laser, for example, a configuration in which a collimator lens made of a microlens array is arranged in the light emitting direction of a surface emitting laser array that is a light source, and a condensing lens is further arranged.

面発光レーザアレイは、例えば、数10μm角のメサ構造を単位素子とする面発光レーザを正方或いは六方細密格子状に配置した構成である。一方、面発光レーザアレイからの出射光をコリメータ光とするためのマイクロレンズアレイは、合成石英等で作られ、面発光レーザアレイの単位素子に対応して形成される。   The surface emitting laser array has a configuration in which, for example, surface emitting lasers having a mesa structure of several tens of μm square as unit elements are arranged in a square or hexagonal close-packed lattice shape. On the other hand, the microlens array for using the emitted light from the surface emitting laser array as collimator light is made of synthetic quartz or the like and is formed corresponding to the unit element of the surface emitting laser array.

このような面発光レーザアレイとマイクロレンズアレイの構成では、面発光レーザの光利用効率を高くするために、面発光レーザに対するマイクロレンズの実装について、XYZの3方向で±数μmの高い実装精度が必要とされる。そこで、面発光レーザに対するマイクロレンズの実装精度を高めるための様々な検討がなされている。面発光レーザに対してマイクロレンズを高精度で位置合わせする従来技術の具体的な例を以下に示す。   In such a surface emitting laser array and a microlens array configuration, in order to increase the light use efficiency of the surface emitting laser, the mounting accuracy of the microlens to the surface emitting laser is high in a few ± m in three directions of XYZ. Is needed. Therefore, various studies have been made to improve the mounting accuracy of the microlens for the surface emitting laser. A specific example of the conventional technique for aligning the microlens with high accuracy with respect to the surface emitting laser will be described below.

面発光レーザに対してマイクロレンズを高精度で位置合わせする従来技術の第1の例として、フォトニックデバイスを挙げることができる。このフォトニックデバイスは、面発光レーザとマイクロレンズとを一体化した装置であり、面発光レーザが形成された基板の上に、面発光レーザから所定の距離を保つための複数の脚部を設けたマイクロレンズ構造を配置してなる。   A photonic device can be given as a first example of the prior art for aligning a microlens with high accuracy with respect to a surface emitting laser. This photonic device is an apparatus in which a surface emitting laser and a microlens are integrated, and a plurality of legs for maintaining a predetermined distance from the surface emitting laser are provided on a substrate on which the surface emitting laser is formed. The microlens structure is arranged.

このフォトニックデバイスでは、マイクロレンズ構造に一体化して延設した脚部を面発光レーザが形成された基板表面に固定することで、Z方向の高精度実装を可能としている。なお、XY方向の位置合わせには、面発光レーザとレンズの画像を観察しながらの位置調整法と、面発光レーザアレイを発光させてレンズを透過した光を受光しながらの位置調整法の2種類が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   In this photonic device, high-precision mounting in the Z direction is possible by fixing a leg portion integrated and extended to the microlens structure to the surface of the substrate on which the surface emitting laser is formed. For alignment in the X and Y directions, a position adjustment method while observing the image of the surface emitting laser and the lens, and a position adjustment method while receiving the light transmitted through the lens by emitting the surface emitting laser array. Types are disclosed (for example, see Patent Document 1).

面発光レーザに対してマイクロレンズを高精度で位置合わせする従来技術の第2の例として、光学素子搭載装置を挙げることができる。この光学素子搭載装置では、XY及びZ方向の高精度な位置合わせを可能とするために、マイクロレンズアレイ基板の一方の面に位置合わせ基準部の突起を一体形成している。そして、一方の面発光レーザアレイ基板の表面にも位置合わせ基準部の窪みを形成し、両位置合わせ基準部を嵌合させることで、高精度な実装を可能としている。   As a second example of the prior art for aligning a microlens with respect to a surface emitting laser with high accuracy, an optical element mounting device can be cited. In this optical element mounting apparatus, in order to enable highly accurate alignment in the XY and Z directions, the protrusion of the alignment reference portion is integrally formed on one surface of the microlens array substrate. Then, a recess of the alignment reference part is formed on the surface of one surface emitting laser array substrate, and the both alignment reference parts are fitted together, thereby enabling high-precision mounting.

なお、この光学素子搭載装置では、マイクロレンズ側の突起はマイクロレンズ樹脂成型時にマイクロレンズと一体に形成し、面発光レーザアレイ側基板の窪みは半導体プロセスのフォトリソグラフィ技術を用いたエッチングで高精度に作製する。これにより、組み立て後の実装精度が保障される(例えば、特許文献2参照)。   In this optical element mounting device, the projection on the microlens side is formed integrally with the microlens during the molding of the microlens resin, and the depression of the surface emitting laser array side substrate is highly accurate by etching using photolithography technology of the semiconductor process. To make. Thereby, the mounting accuracy after assembly is ensured (for example, refer to Patent Document 2).

面発光レーザに対してマイクロレンズを高精度で実装する従来技術の第3の例として、面発光型光源を挙げることができる。この面発光型光源では、面発光レーザアレイ基板において、単位素子である各面発光レーザに対応してマイクロレンズを形成している。なお、マイクロレンズは面発光レーザの表面に成膜したSiO等の誘電体をフォトリソグラフィ技術によりマイクロレンズに成型することで、面発光レーザとマイクロレンズを高精度に位置合わせして製造することを可能にしている(例えば、特許文献3参照)。 As a third example of the prior art for mounting a microlens with high accuracy on a surface emitting laser, a surface emitting light source can be cited. In this surface-emitting light source, a microlens is formed on a surface-emitting laser array substrate corresponding to each surface-emitting laser that is a unit element. The microlens is manufactured by aligning the surface emitting laser and the microlens with high precision by molding a dielectric such as SiO 2 formed on the surface of the surface emitting laser into the microlens by photolithography technology. (For example, refer to Patent Document 3).

しかしながら、従来技術の第1の例では、上記の2種類の位置調整法を実施するために複雑で高価な実装装置が必要であり、かつ、実装タクトが遅い欠点があった。すなわち、簡易な方法により、面発光レーザに対してマイクロレンズを高精度で位置合わせすることは困難であった。   However, in the first example of the prior art, a complicated and expensive mounting apparatus is required to perform the above-described two types of position adjustment methods, and the mounting tact time is slow. That is, it is difficult to align the microlens with respect to the surface emitting laser with high accuracy by a simple method.

又、従来技術の第2の例では、突起の高さ及び窪みの深さは最大でも基板の厚さ以下であるため、突起の高さ及び窪みの深さは何れも数100μm以下となる。すなわち、突起の高さは極めて低く、窪みの深さは極めて浅くなり、そのままでは、位置ずれしやすい不具合がある。そのため、面発光レーザ上へマイクロレンズを接着剤やロウ材等で固定する必要があり、その工程でレンズの位置ずれが発生する不具合があった。すなわち、この方法により、面発光レーザに対してマイクロレンズを高精度で位置合わせすることは困難であった。   In the second example of the prior art, since the height of the protrusion and the depth of the recess are at most the thickness of the substrate, the height of the protrusion and the depth of the recess are both several hundred μm or less. That is, the height of the protrusion is extremely low, and the depth of the recess is extremely shallow. Therefore, it is necessary to fix the microlens on the surface emitting laser with an adhesive, a brazing material, or the like, and there is a problem that the lens is displaced in the process. That is, with this method, it is difficult to align the microlens with respect to the surface emitting laser with high accuracy.

又、従来技術の第3の例では、面発光レーザアレイ基板上に、誘電体等で直接マイクロレンズを形成するため、マイクロレンズ基板の誘電体からの応力により面発光レーザの信頼性が劣化する等、実施するには多くの技術課題があった。すなわち、この方法により、面発光レーザに対してマイクロレンズを高精度で位置合わせすることは実用化が困難であった。   In the third example of the prior art, since the microlens is formed directly on the surface emitting laser array substrate with a dielectric or the like, the reliability of the surface emitting laser deteriorates due to the stress from the dielectric of the microlens substrate. There were many technical issues to implement. That is, it is difficult to put the microlens to the surface emitting laser with this method with high accuracy.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、簡易な方法により、面発光レーザに対してマイクロレンズが高精度で位置合わせされた面発光レーザ装置等を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a surface-emitting laser device or the like in which microlenses are aligned with high accuracy with respect to a surface-emitting laser by a simple method.

本面発光レーザ装置は、半導体基板の一方の面に面発光レーザ及び複数の第1接着固定領域が形成された面発光レーザ基板と、前記面発光レーザの出射光が入射するマイクロレンズ、前記半導体基板の一方の面側に突起する複数の橋脚部、及び夫々の前記橋脚部の底面の前記第1接着固定領域に対向する位置に形成された第2接着固定領域、を備えたマイクロレンズ基板と、前記第1接着固定領域と前記第2接着固定領域とを接着する接着剤と、を有し、前記面発光レーザ基板と前記マイクロレンズ基板とは、前記接着剤の溶融時に生じた復元力により自己整合した状態で固定されていることを要件とする。   The surface-emitting laser device includes a surface-emitting laser substrate in which a surface-emitting laser and a plurality of first adhesive fixing regions are formed on one surface of a semiconductor substrate, a microlens on which light emitted from the surface-emitting laser is incident, and the semiconductor A microlens substrate comprising: a plurality of bridge piers protruding on one surface side of the substrate; and a second adhesive fixing region formed at a position facing the first adhesive fixing region on the bottom surface of each of the bridge piers; An adhesive that bonds the first adhesive fixing region and the second adhesive fixing region, and the surface emitting laser substrate and the microlens substrate are caused by a restoring force generated when the adhesive is melted. It is required to be fixed in a self-aligned state.

開示の技術によれば、簡易な方法により、面発光レーザに対してマイクロレンズが高精度で位置合わせされた面発光レーザ装置等を提供できる。   According to the disclosed technology, it is possible to provide a surface emitting laser device in which microlenses are aligned with high accuracy with respect to a surface emitting laser by a simple method.

第1の実施の形態に係る面発光レーザ装置の主たる部分を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the main part of the surface emitting laser apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る面発光レーザアレイ基板を例示する図である。It is a figure which illustrates the surface emitting laser array substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係るマイクロレンズアレイ基板を例示する図である。It is a figure which illustrates the microlens array board | substrate which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る面発光レーザ装置の製造工程を例示する図(その1)である。FIG. 6 is a diagram (part 1) illustrating a manufacturing process of the surface-emitting laser device according to the first embodiment; 第1の実施の形態に係る面発光レーザ装置の製造工程を例示する図(その2)である。FIG. 6 is a second diagram illustrating a manufacturing process of the surface-emitting laser device according to the first embodiment; 第1の実施の形態に係る面発光レーザ装置の製造工程を例示する図(その3)である。FIG. 6 is a diagram (No. 3) for exemplifying the manufacturing process for the surface emitting laser device according to the first embodiment; 第1の実施の形態に係る面発光レーザ装置の製造工程を例示する図(その4)である。FIG. 6 is a diagram (No. 4) for exemplifying the manufacturing process for the surface-emitting laser device according to the first embodiment; セルフアライメントが行われる原理について説明する図である。It is a figure explaining the principle in which self alignment is performed. 第2の実施の形態に係る面発光レーザアレイ基板を例示する平面図である。It is a top view which illustrates the surface emitting laser array substrate which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る面発光レーザアレイ基板を例示する平面図である。It is a top view which illustrates the surface emitting laser array substrate which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施の形態に係るマイクロレンズアレイ基板を例示する図である。It is a figure which illustrates the micro lens array board | substrate which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施の形態に係る面発光レーザ装置の主たる部分を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the main part of the surface emitting laser apparatus which concerns on 5th Embodiment. 第5の実施の形態に係る面発光レーザ装置の接着固定領域を例示する平面図である。It is a top view which illustrates the adhesion fixation area | region of the surface emitting laser apparatus which concerns on 5th Embodiment. 第5の実施の形態に係る面発光レーザ装置の製造工程を例示する図である。It is a figure which illustrates the manufacturing process of the surface emitting laser apparatus which concerns on 5th Embodiment.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

〈第1の実施の形態〉
[面発光レーザ装置の構造]
図1は、第1の実施の形態に係る面発光レーザ装置の主たる部分を例示する断面図である。図1に示すように、面発光レーザ装置1は、大略すると、面発光レーザアレイ基板10と、マイクロレンズアレイ基板20と、接着剤30とを有する。マイクロレンズアレイ基板20は、接着剤30を介して、面発光レーザアレイ基板10に実装されている。又、面発光レーザアレイ基板10は、例えば、図示しないヒートシンクの表面に実装することができる。
<First Embodiment>
[Structure of surface emitting laser device]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the main part of the surface-emitting laser device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the surface emitting laser device 1 generally includes a surface emitting laser array substrate 10, a microlens array substrate 20, and an adhesive 30. The microlens array substrate 20 is mounted on the surface emitting laser array substrate 10 via an adhesive 30. The surface emitting laser array substrate 10 can be mounted on the surface of a heat sink (not shown), for example.

なお、本実施の形態では、便宜上、マイクロレンズアレイ基板20側を上側又は一方の側、面発光レーザアレイ基板10側を下側又は他方の側とする。又、各部位のマイクロレンズアレイ基板20側の面を一方の面又は上面、面発光レーザアレイ基板10側の面を他方の面又は下面とする。但し、面発光レーザ装置1は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を後述の半導体基板11の一方の面11aの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を後述の半導体基板11の一方の面11aの法線方向から視た形状を指すものとする。   In this embodiment, for the sake of convenience, the microlens array substrate 20 side is defined as the upper side or one side, and the surface emitting laser array substrate 10 side is defined as the lower side or the other side. Also, the surface on the microlens array substrate 20 side of each part is defined as one surface or upper surface, and the surface on the surface emitting laser array substrate 10 side is defined as the other surface or lower surface. However, the surface emitting laser device 1 can be used upside down, or can be arranged at an arbitrary angle. Further, the plan view refers to viewing the object from the normal direction of one surface 11a of the semiconductor substrate 11 described later, and the planar shape refers to the normal line of one surface 11a of the semiconductor substrate 11 described later. It shall refer to the shape viewed from the direction.

又、各図において、半導体基板11の一方の面11aの法線方向をZ方向、平面視において半導体基板11の一方の面11aの一辺に平行な方向をX方向、X方向及びZ方向に垂直な方向をY方向とする。   In each figure, the normal direction of one surface 11a of the semiconductor substrate 11 is the Z direction, and the direction parallel to one side of the one surface 11a of the semiconductor substrate 11 in plan view is perpendicular to the X direction, the X direction, and the Z direction. This direction is the Y direction.

ここで、図2及び図3を参照しながら、面発光レーザアレイ基板10及びマイクロレンズアレイ基板20について詳説する。図2は、第1の実施の形態に係る面発光レーザアレイ基板を例示する図であり、図2(a)は平面図、図2(b)は図2(a)のA−A線に沿う断面図である。なお、図2(a)の平面図において、便宜上、各部を梨地模様で示している(他の平面図においても同様)。   Here, the surface emitting laser array substrate 10 and the microlens array substrate 20 will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. 2A and 2B are diagrams illustrating the surface emitting laser array substrate according to the first embodiment. FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a line AA in FIG. It is sectional drawing which follows. In addition, in the plan view of FIG. 2A, each part is shown with a satin pattern for convenience (the same applies to other plan views).

面発光レーザアレイ基板10において、n型ガリウムヒ素(GaAs)等からなる半導体基板11の一方の面11a(上面)の略中央部には面発光レーザアレイ12が形成されている。面発光レーザアレイ12は、メサ構造からなる単位素子である面発光レーザ(図示せず)が複数個アレイ状に1次元又は2次元に配列されたものである。半導体基板11の平面形状は、例えば、四角形である。面発光レーザ(図示せず)は、例えば、半導体基板11に対し垂直方向(Z方向)に光を出射するVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)である。   In the surface emitting laser array substrate 10, a surface emitting laser array 12 is formed at a substantially central portion of one surface 11a (upper surface) of a semiconductor substrate 11 made of n-type gallium arsenide (GaAs) or the like. The surface emitting laser array 12 includes a plurality of surface emitting lasers (not shown), which are unit elements having a mesa structure, arranged in a one-dimensional or two-dimensional array. The planar shape of the semiconductor substrate 11 is, for example, a quadrangle. The surface emitting laser (not shown) is, for example, a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) that emits light in a direction perpendicular to the semiconductor substrate 11 (Z direction).

面発光レーザアレイ基板10において、半導体基板11の一方の面11aには、面発光レーザアレイ12を構成する単位素子である各面発光レーザ(図示せず)のアノード電極を延伸したアノード電極13が形成されている。又、半導体基板11の他方の面11b(下面)には、図示しないカソード電極が形成されている。   In the surface emitting laser array substrate 10, an anode electrode 13 obtained by extending an anode electrode of each surface emitting laser (not shown) which is a unit element constituting the surface emitting laser array 12 is provided on one surface 11 a of the semiconductor substrate 11. Is formed. A cathode electrode (not shown) is formed on the other surface 11 b (lower surface) of the semiconductor substrate 11.

又、半導体基板11の一方の面11aの例えば四隅には、接着固定領域14が形成されている。半導体基板11の一方の面11aから接着固定領域14の上面までの高さは、半導体基板11の一方の面11aから面発光レーザの発光点までの高さとおおよそ同じである。接着固定領域14は、本発明に係る第1接着固定領域の代表的な一例である。なお、半導体基板11の一方の面11aの四隅とは、半導体基板11の一方の面11aの角部の近傍を意味しており、必ずしも接着固定領域14が半導体基板11の一方の面11aの縁辺に接するように設けられていなくてもよい。   Adhesive fixing regions 14 are formed at, for example, the four corners of one surface 11a of the semiconductor substrate 11. The height from one surface 11a of the semiconductor substrate 11 to the upper surface of the adhesive fixing region 14 is approximately the same as the height from one surface 11a of the semiconductor substrate 11 to the light emitting point of the surface emitting laser. The adhesive fixing region 14 is a typical example of the first adhesive fixing region according to the present invention. The four corners of the one surface 11a of the semiconductor substrate 11 mean the vicinity of the corners of the one surface 11a of the semiconductor substrate 11, and the adhesive fixing region 14 is not necessarily the edge of the one surface 11a of the semiconductor substrate 11. It may not be provided so that it may touch.

接着固定領域14の平面形状は、例えば、正方形とすることができる。接着固定領域14は、例えば、金(Au)により形成することができる。接着固定領域14は、例えば、半導体基板11の一方の面11a側から順にチタン(Ti)/白金(Pt)/金(Au)を積層した積層膜から形成してもよい。但し、接着固定領域14は、半導体基板11を構成する材料(例えば、ガリウムヒ素)よりも接着剤30に対して濡れやすい材料であれば、上記以外の材料から形成してもよい。   The planar shape of the adhesive fixing region 14 can be, for example, a square. The adhesive fixing region 14 can be formed of, for example, gold (Au). For example, the adhesive fixing region 14 may be formed of a laminated film in which titanium (Ti) / platinum (Pt) / gold (Au) are laminated in this order from the one surface 11a side of the semiconductor substrate 11. However, the adhesive fixing region 14 may be formed of a material other than the above as long as the material is more easily wetted with the adhesive 30 than the material (for example, gallium arsenide) constituting the semiconductor substrate 11.

なお、半導体基板11は導電率が低いので、半導体基板11の一方の面11aに互いに離間して形成されているアノード電極13と接着固定領域14とは電気的に絶縁されている。アノード電極13と接着固定領域14とをより確実に絶縁したい場合には、半導体基板11の一方の面11aに絶縁膜を形成し、その上に接着固定領域14を形成してもよい。   Since the semiconductor substrate 11 has low conductivity, the anode electrode 13 and the adhesive fixing region 14 formed on the one surface 11a of the semiconductor substrate 11 so as to be separated from each other are electrically insulated. When it is desired to more reliably insulate the anode electrode 13 and the adhesive fixing region 14, an insulating film may be formed on one surface 11 a of the semiconductor substrate 11 and the adhesive fixing region 14 may be formed thereon.

図3は、第1の実施の形態に係るマイクロレンズアレイ基板を例示する図であり、図3(a)は平面図、図3(b)は図3(a)のB−B線に沿う断面図である。   3A and 3B are diagrams illustrating the microlens array substrate according to the first embodiment. FIG. 3A is a plan view, and FIG. 3B is along the line BB in FIG. It is sectional drawing.

マイクロレンズアレイ基板20において、合成石英等からなる透明基板21にはマイクロレンズアレイ22が形成されている。マイクロレンズアレイ22を構成する各マイクロレンズは、面発光レーザアレイ12を構成する単位素子である各面発光レーザ(図示せず)に対応する位置に配されている。単位素子である各面発光レーザ(図示せず)の出射光は対応するマイクロレンズに入射して平行光とされる。   In the microlens array substrate 20, a microlens array 22 is formed on a transparent substrate 21 made of synthetic quartz or the like. Each microlens constituting the microlens array 22 is disposed at a position corresponding to each surface emitting laser (not shown) which is a unit element constituting the surface emitting laser array 12. The light emitted from each surface emitting laser (not shown), which is a unit element, enters a corresponding microlens and is converted into parallel light.

透明基板21の面発光レーザアレイ基板10と対向する面である対向面21aの例えば四隅には、面発光レーザアレイ基板10からの距離を規定するための橋脚部23が、透明基板21から延伸して形成されている。橋脚部23の底面には接着固定領域24が形成されている。接着固定領域24は、本発明に係る第2接着固定領域の代表的な一例である。なお、各接着固定領域24は、各接着固定領域14に対向する位置に形成されていれば、必ずしも橋脚部23の底面の全面に形成されていなくてもよい。   For example, at four corners of the facing surface 21a that is the surface facing the surface emitting laser array substrate 10 of the transparent substrate 21, bridge piers 23 for defining the distance from the surface emitting laser array substrate 10 extend from the transparent substrate 21. Is formed. An adhesive fixing region 24 is formed on the bottom surface of the pier 23. The adhesive fixing region 24 is a typical example of the second adhesive fixing region according to the present invention. In addition, as long as each adhesive fixing area | region 24 is formed in the position facing each adhesive fixing area | region 14, it does not necessarily need to be formed in the whole surface of the bottom face of the bridge pier part 23. FIG.

接着固定領域24の平面形状は、接着固定領域14の平面形状と等しくすることが好ましい。接着固定領域24は、例えば、接着固定領域14と同様の材料から形成することができる。但し、接着固定領域24は、橋脚部23を構成する材料(透明基板21を構成する材料と同じ)よりも接着剤30に対して濡れやすい材料であれば、上記以外の材料から形成してもよい。   The planar shape of the adhesive fixing region 24 is preferably equal to the planar shape of the adhesive fixing region 14. The adhesive fixing region 24 can be formed from the same material as the adhesive fixing region 14, for example. However, the adhesive fixing region 24 may be formed of a material other than the above as long as the material is more easily wetted with the adhesive 30 than the material constituting the pier 23 (the same as the material constituting the transparent substrate 21). Good.

このように、マイクロレンズアレイ基板20は、各面発光レーザの出射光が入射するマイクロレンズアレイ22、半導体基板11の一方の面11a側に突起する複数の橋脚部23、及び夫々の橋脚部23の底面に形成された接着固定領域24を備えている。   As described above, the microlens array substrate 20 includes the microlens array 22 on which the light emitted from each surface emitting laser is incident, the plurality of bridge piers 23 protruding toward the one surface 11a of the semiconductor substrate 11, and the respective piers 23. Are provided with an adhesive fixing region 24 formed on the bottom surface.

なお、図1及び図3の例では、透明基板21の対向面21a(橋脚部23が形成されている面)にマイクロレンズアレイ22を形成しているが、マイクロレンズアレイ22は必ずしも対向面21aに形成しなくてもよい。例えば、透明基板21の対向面21aとは反対側の面にマイクロレンズアレイ22を形成してもよい。   1 and 3, the microlens array 22 is formed on the opposing surface 21a of the transparent substrate 21 (the surface on which the bridge piers 23 are formed). However, the microlens array 22 is not necessarily limited to the opposing surface 21a. It does not have to be formed. For example, the microlens array 22 may be formed on the surface of the transparent substrate 21 opposite to the facing surface 21a.

図1に戻り、面発光レーザアレイ基板10の接着固定領域14と、それに対向するマイクロレンズアレイ基板20の接着固定領域24とは、接着剤30からなるバンプを介して接着されている。接着剤30としては、表面張力の大きな金を主成分とした接着剤、例えば、Au−Sn(20wt%)を好適に用いることができる。但し、接着剤30としては、一般に使用される無鉛はんだ材料であるSn−CuやSn−Sb、Sn−Ag、Sn−Bi等を用いても構わない。   Returning to FIG. 1, the adhesive fixing region 14 of the surface emitting laser array substrate 10 and the adhesive fixing region 24 of the microlens array substrate 20 facing the surface fixing laser array substrate 10 are bonded via bumps made of an adhesive 30. As the adhesive 30, an adhesive mainly composed of gold having a large surface tension, for example, Au—Sn (20 wt%) can be suitably used. However, as the adhesive 30, Sn-Cu, Sn-Sb, Sn-Ag, Sn-Bi, etc., which are generally used lead-free solder materials, may be used.

なお、フラックスを含有する材料では、接着時にフラックスがマイクロレンズアレイ22等に飛散して光量低下等の要因となるおそれがあるため、接着後にフラックスを洗浄する工程が必要となる。Au−Snのようなフラックスを含有していない材料を用いることにより、フラックス洗浄工程を設ける必要がなくなるため、製造工程を簡略化することができる。   In the case of a material containing flux, the flux may scatter to the microlens array 22 or the like at the time of bonding, which may cause a decrease in the amount of light, etc. Therefore, a step of cleaning the flux after bonding is necessary. By using a material that does not contain a flux such as Au—Sn, it is not necessary to provide a flux cleaning step, so that the manufacturing process can be simplified.

面発光レーザアレイ基板10とマイクロレンズアレイ基板20とは、接着剤30の溶融時に生じた復元力によりセルフアライメント(自己整合)した状態で固定されている。なお、セルフアライメントについては、後述する面発光レーザ装置1の製造方法において詳説する。   The surface emitting laser array substrate 10 and the microlens array substrate 20 are fixed in a self-aligned (self-aligned) state by a restoring force generated when the adhesive 30 is melted. The self-alignment will be described in detail in the method for manufacturing the surface emitting laser device 1 described later.

セルフアライメントにおける面発光レーザアレイ基板10の各面発光レーザとマイクロレンズアレイ基板20の各マイクロレンズとの平面方向及び高さ方向(水平方向及び垂直方向)の夫々の位置精度は、±1μm程度とすることができる。   The positional accuracy of each surface emitting laser of the surface emitting laser array substrate 10 and each microlens of the microlens array substrate 20 in the self-alignment in the plane direction and the height direction (horizontal direction and vertical direction) is about ± 1 μm. can do.

なお、図1において、便宜上、面発光レーザアレイ基板10については図2に相当する断面を、マイクロレンズアレイ基板20については図3に相当する断面を示している。   In FIG. 1, for the sake of convenience, the surface-emitting laser array substrate 10 has a cross section corresponding to FIG. 2, and the microlens array substrate 20 has a cross section corresponding to FIG.

[面発光レーザ装置の製造方法]
図4〜図7は、第1の実施の形態に係る面発光レーザ装置の製造工程を例示する図である。まず、図4(a)に示すように、半導体基板11の一方の面11aの略中央部に面発光レーザアレイ12を形成し、更に半導体基板11の一方の面11aの四隅に金属を用いて複数の接着固定領域14を形成し、面発光レーザアレイ基板10を作製する。そして、作製した面発光レーザアレイ基板10の半導体基板11の一方の面11aの四隅の接着固定領域14上に接着剤30としてAu−Sn(20wt%)を配置する。Au−Sn(20wt%)は、例えば、真空蒸着法を用いて接着固定領域14上に所定量を配置する。或いは、Au−Sn(20wt%)箔を適量で切り出して接着固定領域14上に配置してもよい。
[Method for Manufacturing Surface Emitting Laser Device]
4 to 7 are diagrams illustrating the manufacturing process of the surface emitting laser device according to the first embodiment. First, as shown in FIG. 4A, a surface emitting laser array 12 is formed at a substantially central portion of one surface 11a of a semiconductor substrate 11, and metal is used at four corners of one surface 11a of the semiconductor substrate 11. A plurality of adhesion fixing regions 14 are formed, and the surface emitting laser array substrate 10 is manufactured. Then, Au—Sn (20 wt%) is disposed as the adhesive 30 on the adhesive fixing regions 14 at the four corners of the one surface 11 a of the semiconductor substrate 11 of the manufactured surface emitting laser array substrate 10. A predetermined amount of Au—Sn (20 wt%) is arranged on the adhesive fixing region 14 by using, for example, a vacuum deposition method. Alternatively, an appropriate amount of Au—Sn (20 wt%) foil may be cut out and placed on the adhesive fixing region 14.

なお、面発光レーザアレイ基板10の構造については、図2を参照して説明した通りである。面発光レーザアレイ12を形成するには、まず、半導体基板11を準備する。そして、例えば、半導体基板11の一方の面11aに、図示しない下部DBR(Distributed Bragg Reflector)反射鏡、下部スペーサ層、多重量子井戸活性層、上部スペーサ層、上部DBR反射鏡及びコンタクト層を順次エピタキシャル成長等により積層形成する。   The structure of the surface emitting laser array substrate 10 is as described with reference to FIG. In order to form the surface emitting laser array 12, first, the semiconductor substrate 11 is prepared. Then, for example, a lower DBR (Distributed Bragg Reflector) reflector, a lower spacer layer, a multiple quantum well active layer, an upper spacer layer, an upper DBR reflector, and a contact layer (not shown) are sequentially epitaxially grown on one surface 11a of the semiconductor substrate 11. Etc. are laminated.

そして、積層形成した所定の領域の半導体層を半導体基板11の一方の面11aに対し垂直方向にエッチングすることによりメサ構造を形成し、メサ構造の側面とエッチングされた領域に絶縁体膜を形成する。これにより、メサ構造の上面に開口している出射面よりZ方向にレーザ光を発する面発光レーザアレイ12が形成される。   Then, a mesa structure is formed by etching the laminated semiconductor layer in a predetermined region in a direction perpendicular to one surface 11a of the semiconductor substrate 11, and an insulator film is formed on the side surface of the mesa structure and the etched region. To do. As a result, the surface emitting laser array 12 that emits laser light in the Z direction from the emission surface that is open on the upper surface of the mesa structure is formed.

又、接着固定領域14は、例えば、半導体基板11の一方の面11aに真空蒸着又はEB(Electron Beam)蒸着等により金(Au)等を成膜することで形成できる。接着固定領域14は、例えば、半導体基板11の一方の面11a側から順にチタン(Ti)/白金(Pt)/金(Au)を真空蒸着又はEB(Electron Beam)蒸着等により積層して形成してもよい。   The adhesive fixing region 14 can be formed by depositing gold (Au) or the like on the one surface 11a of the semiconductor substrate 11 by vacuum vapor deposition or EB (Electron Beam) vapor deposition, for example. The adhesion fixing region 14 is formed by, for example, laminating titanium (Ti) / platinum (Pt) / gold (Au) sequentially from one surface 11a side of the semiconductor substrate 11 by vacuum deposition or EB (Electron Beam) deposition. May be.

ところで、後工程におけるセルフアライメントにより高精度の位置合わせを達成するためには、面発光レーザアレイ12の各発光点(メサ構造)と各接着固定領域14の位置精度を高めておくことが重要である。エッチングによりメサ構造を形成するには1枚のマスクが必要となる。又、真空蒸着等により接着固定領域14を形成するには他の1枚のマスクが必要となる(アノード電極13も同じマスクで形成される)。すなわち、面発光レーザアレイ12の各発光点(メサ構造)と各接着固定領域14とは、2枚のマスクのマスク合わせ精度により決定される高い位置精度とされている。   By the way, in order to achieve highly accurate alignment by self-alignment in the subsequent process, it is important to increase the positional accuracy of each light emitting point (mesa structure) of each surface emitting laser array 12 and each adhesive fixing region 14. is there. One mask is required to form a mesa structure by etching. Further, another mask is required to form the adhesive fixing region 14 by vacuum deposition or the like (the anode electrode 13 is also formed with the same mask). In other words, each light emitting point (mesa structure) of the surface emitting laser array 12 and each adhesive fixing region 14 have high positional accuracy determined by the mask alignment accuracy of the two masks.

次に、図4(b)に示すように、面発光レーザアレイ基板10をマウントするヒートシンク基板50を用意する。ヒートシンク基板50は絶縁性であり、表面には面発光レーザアレイ基板10のカソード電極をマウントするための配線パターン51とアノード電極13をワイヤボンディングするための配線パターン52が形成されている。又、配線パターン51には電流端子53が接続され、配線パターン52には電流端子54が接続されている。配線パターン51及び52は、例えば、金(Au)等から形成することができる。又、電流端子53及び54は、例えば、銅(Cu)等から形成することができる。なお、電流端子53及び54は、後工程で形成しても構わない。   Next, as shown in FIG. 4B, a heat sink substrate 50 on which the surface emitting laser array substrate 10 is mounted is prepared. The heat sink substrate 50 is insulative, and a wiring pattern 51 for mounting the cathode electrode of the surface emitting laser array substrate 10 and a wiring pattern 52 for wire bonding the anode electrode 13 are formed on the surface. A current terminal 53 is connected to the wiring pattern 51, and a current terminal 54 is connected to the wiring pattern 52. The wiring patterns 51 and 52 can be formed from, for example, gold (Au) or the like. Further, the current terminals 53 and 54 can be formed from, for example, copper (Cu) or the like. The current terminals 53 and 54 may be formed in a later process.

次に、図5(a)に示すように、ヒートシンク基板50の配線パターン51に、接着固定領域14上に接着剤30が配置された面発光レーザアレイ基板10をダイボンド剤により固着(ダイボンド)する。次に、図5(b)に示すように、ダイボンドした面発光レーザアレイ基板10のアノード電極13とヒートシンク基板50の配線パターン52とを金属線55を用いて接続(ワイヤボンディング)する。金属線55としては、例えば、金線や銅線等を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 5A, the surface emitting laser array substrate 10 in which the adhesive 30 is disposed on the adhesive fixing region 14 is fixed to the wiring pattern 51 of the heat sink substrate 50 with a die bonding agent (die bonding). . Next, as shown in FIG. 5B, the anode electrode 13 of the die-bonded surface emitting laser array substrate 10 and the wiring pattern 52 of the heat sink substrate 50 are connected (wire bonding) using a metal wire 55. As the metal wire 55, for example, a gold wire or a copper wire can be used.

次に、図6(a)に示すように、マイクロレンズアレイ基板20を作製する。そして作製したマイクロレンズアレイ基板20を真空ピンセット等で空中に保持し、XY方向(水平方向)に精密に移動可能な状態にする。図6(a)〜図7(a)においては、面発光レーザアレイ基板10、マイクロレンズアレイ基板20及び接着剤30のみを図示し、その他の部材の図示を省略している。   Next, as shown in FIG. 6A, a microlens array substrate 20 is produced. The produced microlens array substrate 20 is held in the air with vacuum tweezers or the like, and is brought into a state in which it can be precisely moved in the XY direction (horizontal direction). 6A to 7A, only the surface emitting laser array substrate 10, the microlens array substrate 20, and the adhesive 30 are illustrated, and other members are not illustrated.

なお、マイクロレンズアレイ基板20の構造については、図3を参照して説明した通りである。マイクロレンズアレイ22及び橋脚部23は、例えば、石英を用いてフォトリソグラフィとエッチングを組み合わせた周知の方法により形成することができる。又、接着固定領域24は、接着固定領域14と同様の材料及び方法により形成することができる。   The structure of the microlens array substrate 20 is as described with reference to FIG. The microlens array 22 and the bridge pier part 23 can be formed by a well-known method combining photolithography and etching using, for example, quartz. The adhesive fixing region 24 can be formed by the same material and method as the adhesive fixing region 14.

ところで、後工程におけるセルフアライメントにより高精度の位置合わせを達成するためには、マイクロレンズアレイ22の各マイクロレンズと各接着固定領域24の位置精度を高めておくことが重要である。エッチングによりマイクロレンズを形成するには1枚のマスクが必要となる。又、真空蒸着等により接着固定領域24を形成するには他の1枚のマスクが必要となる。すなわち、マイクロレンズアレイ22の各マイクロレンズと各接着固定領域24とは、2枚のマスクのマスク合わせ精度により決定される高い位置精度とされている。   By the way, in order to achieve highly accurate alignment by self-alignment in the subsequent process, it is important to increase the positional accuracy of each microlens and each adhesive fixing region 24 of the microlens array 22. In order to form a microlens by etching, one mask is required. Further, another mask is required to form the adhesive fixing region 24 by vacuum deposition or the like. That is, each microlens of the microlens array 22 and each adhesive fixing region 24 have high positional accuracy determined by the mask alignment accuracy of the two masks.

次に、図6(b)に示すように、空中で保持されているマイクロレンズアレイ基板20を位置調整して、マイクロレンズアレイ基板20の接着固定領域24が接着剤30を介して面発光レーザアレイ基板10の接着固定領域14と対向する位置にくるように配置する。このとき、マイクロレンズアレイ基板20と面発光レーザアレイ基板10との間には位置ずれが生じている場合がある。   Next, as shown in FIG. 6B, the position of the microlens array substrate 20 held in the air is adjusted, and the adhesive fixing region 24 of the microlens array substrate 20 is surface-emitting laser through the adhesive 30. It arrange | positions so that it may come to the position facing the adhesion fixing area | region 14 of the array substrate 10. At this time, there may be a positional shift between the microlens array substrate 20 and the surface emitting laser array substrate 10.

次に、図7(a)及び図7(b)に示すように、マイクロレンズアレイ基板20を、接着剤30を介して、面発光レーザアレイ基板10に固着する。なお、図7(a)は面発光レーザアレイ基板10、マイクロレンズアレイ基板20及び接着剤30のみを図示した断面図、図7(b)はヒートシンク基板50に実装された面発光レーザ装置1全体を図示した平面図である。   Next, as shown in FIGS. 7A and 7B, the microlens array substrate 20 is fixed to the surface emitting laser array substrate 10 via an adhesive 30. 7A is a cross-sectional view illustrating only the surface emitting laser array substrate 10, the microlens array substrate 20, and the adhesive 30, and FIG. 7B is an entire surface emitting laser device 1 mounted on the heat sink substrate 50. It is the top view which illustrated.

具体的には、例えば、窒素雰囲気中で280度以上に加熱し、接着剤30であるAu−Sn(20wt%)を溶融させる。溶融したAu−Sn(20wt%)は、面発光レーザアレイ基板10の接着固定領域14とマイクロレンズアレイ基板20の接着固定領域24に濡れ広がる。   Specifically, for example, heating is performed at 280 ° C. or more in a nitrogen atmosphere, and Au—Sn (20 wt%) as the adhesive 30 is melted. The melted Au—Sn (20 wt%) wets and spreads in the adhesive fixing region 14 of the surface emitting laser array substrate 10 and the adhesive fixing region 24 of the microlens array substrate 20.

このとき、溶融したAu−Sn(20wt%)の復元力により、セルフアライメント(自己整合)が起こり、マイクロレンズアレイ基板20は面発光レーザアレイ基板10に対して高精度に位置合わせされる。又、夫々の接着固定領域14と接着固定領域24との間に配されるAu−Sn(20wt%)の量を均一にすることにより、高さ方向の位置精度を確保することもできる。   At this time, self-alignment (self-alignment) occurs due to the restoring force of the molten Au—Sn (20 wt%), and the microlens array substrate 20 is aligned with respect to the surface emitting laser array substrate 10 with high accuracy. Further, by making the amount of Au—Sn (20 wt%) arranged between each adhesive fixing region 14 and adhesive fixing region 24 uniform, the positional accuracy in the height direction can be ensured.

その後、冷却工程を経て、マイクロレンズアレイ基板20の実装が終了する。すなわち、面発光レーザアレイ基板10とマイクロレンズアレイ基板20とは、溶融した接着剤30の復元力により互いに自己整合した後、接着剤30が凝固して高精度に位置合わせされた状態で固定される。   Thereafter, the mounting of the microlens array substrate 20 is completed through a cooling process. That is, the surface emitting laser array substrate 10 and the microlens array substrate 20 are fixed in a state where the adhesive 30 is solidified and aligned with high accuracy after self-alignment with each other by the restoring force of the molten adhesive 30. The

セルフアライメントにおける面発光レーザアレイ基板10の各面発光レーザとマイクロレンズアレイ基板20の各マイクロレンズとの平面方向及び高さ方向(水平方向及び垂直方向)の夫々の位置精度は、±1μm程度とすることができる。なお、±1μm程度とは、前述の2枚のマスクのマスク合わせ精度により決定される面発光レーザアレイ12の各発光点と各接着固定領域14の位置ずれ、及びマイクロレンズアレイ22の各マイクロレンズと各接着固定領域24の位置ずれも含めた値である。   The positional accuracy of each surface emitting laser of the surface emitting laser array substrate 10 and each microlens of the microlens array substrate 20 in the self-alignment in the plane direction and the height direction (horizontal direction and vertical direction) is about ± 1 μm. can do. In addition, about ± 1 μm means the positional deviation between each light emitting point of the surface emitting laser array 12 and each adhesive fixing region 14 determined by the mask alignment accuracy of the two masks, and each microlens of the microlens array 22. And a value including a positional deviation of each adhesive fixing region 24.

図7(a)及び図7(b)に示す工程において、接着剤30を溶融させる際には、面発光レーザアレイ基板10、マイクロレンズアレイ基板20及び接着剤30の全体を加熱するより、接着剤30のみを局所的に加熱する方が好ましい。マイクロレンズアレイ基板20(例えば、石英)と面発光レーザアレイ基板10を構成する半導体基板11(例えば、ガリウムヒ素)との熱膨張係数の差に起因する熱応力が半導体基板11に残留することを防止するためである。   In the process shown in FIGS. 7A and 7B, when the adhesive 30 is melted, the entire surface emitting laser array substrate 10, the microlens array substrate 20, and the adhesive 30 are heated rather than being heated. It is preferable to heat only the agent 30 locally. Thermal stress resulting from the difference in thermal expansion coefficient between the microlens array substrate 20 (for example, quartz) and the semiconductor substrate 11 (for example, gallium arsenide) that constitutes the surface emitting laser array substrate 10 remains on the semiconductor substrate 11. This is to prevent it.

例えば、レーザ光源から出射されたレーザ光をガルバノミラーにより偏向し、4カ所の接着剤30に順次繰り返し照射する加熱装置を用いることができる。複数のレーザ光源や複数のガルバノミラーを用いても構わない。これにより、接着剤30は局所的に、かつ同時に加熱され、上記の熱膨張係数の差に起因する問題を回避できる。   For example, it is possible to use a heating device that deflects laser light emitted from a laser light source by a galvanometer mirror and sequentially and repeatedly irradiates four adhesives 30. A plurality of laser light sources or a plurality of galvanometer mirrors may be used. Thereby, the adhesive 30 is heated locally and simultaneously, and the problem resulting from the difference in the thermal expansion coefficient can be avoided.

なお、上記の説明では、セルフアライメントの作用を期待する接着剤としてAu−Sn蒸着膜等を使用する例を示したが、接着剤30としては、Au−Snペーストを使用することも可能である。以下に、接着剤30としてAu−Snペーストを使用した場合の製造工程を簡単に説明する。なお、Au−Snペーストは、フラックスを含有している。   In the above description, an example in which an Au—Sn vapor deposition film or the like is used as an adhesive that is expected to have a self-alignment effect is shown. However, an Au—Sn paste can also be used as the adhesive 30. . Below, the manufacturing process at the time of using Au-Sn paste as the adhesive agent 30 is demonstrated easily. Note that the Au—Sn paste contains a flux.

まず、Au−Snペーストを所定の平面上で均一な厚さに伸ばす工程を行う。次に、均一に伸ばされたAu−Snペースト上にマイクロレンズアレイ基板20の接着固定領域24を接触させて、接着固定領域24にAu−Snペーストを均一に転写する。次に、窒素雰囲気で280℃以上の熱処理を行い接着固定領域24に転写したAu−Snペーストを硬化させる。次に、接着固定領域24に残ったフラックスを洗浄液で洗浄する。   First, a process of extending the Au—Sn paste to a uniform thickness on a predetermined plane is performed. Next, the adhesive fixing region 24 of the microlens array substrate 20 is brought into contact with the uniformly stretched Au—Sn paste, and the Au—Sn paste is uniformly transferred to the adhesive fixing region 24. Next, the Au—Sn paste transferred to the adhesive fixing region 24 is cured by performing a heat treatment at 280 ° C. or higher in a nitrogen atmosphere. Next, the flux remaining in the adhesive fixing region 24 is cleaned with a cleaning liquid.

次に、接着固定領域24にAu−Snペーストを転写したマイクロレンズアレイ基板20を面発光レーザアレイ基板10の所定の位置に配置し、Snの酸化を防ぐために窒素雰囲気中で再加熱によりAu−Snペーストを溶融させ、その後硬化させる。この際、セルフアライメントにより、面発光レーザアレイ基板10とマイクロレンズアレイ基板20とは高精度に位置合わせされた状態で固定される。セルフアライメントの位置精度に関しては、Au−Sn蒸着膜等を使用した場合と同様である。   Next, the microlens array substrate 20 having the Au—Sn paste transferred to the adhesive fixing region 24 is disposed at a predetermined position of the surface emitting laser array substrate 10, and Au— is reheated in a nitrogen atmosphere to prevent Sn oxidation. The Sn paste is melted and then cured. At this time, the surface-emitting laser array substrate 10 and the microlens array substrate 20 are fixed in a highly aligned state by self-alignment. The positional accuracy of the self-alignment is the same as that when an Au—Sn vapor deposition film or the like is used.

ここで、図7(a)及び図7(b)に示す工程でセルフアライメントが行われる原理について説明する。図8は、溶融した接着剤30近傍の部分拡大断面図である。図8に示すように、溶融して液化した接着剤30には表面張力により復元力Fが作用する。この復元力Fにより、マイクロレンズアレイ基板20はセルフアライメントされる。   Here, the principle of performing self-alignment in the steps shown in FIGS. 7A and 7B will be described. FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view in the vicinity of the molten adhesive 30. As shown in FIG. 8, a restoring force F acts on the adhesive 30 that has been melted and liquefied by surface tension. By this restoring force F, the microlens array substrate 20 is self-aligned.

その後、冷却工程を経て、マイクロレンズアレイ基板20の実装が終了する。すなわち、面発光レーザアレイ基板10とマイクロレンズアレイ基板20とは、溶融した接着剤30の復元力Fにより互いに自己整合した後、接着剤30が凝固して高精度に位置合わせされた状態で固定される。   Thereafter, the mounting of the microlens array substrate 20 is completed through a cooling process. That is, the surface emitting laser array substrate 10 and the microlens array substrate 20 are fixed in a state where the adhesive 30 is solidified and aligned with high accuracy after self-alignment with each other by the restoring force F of the molten adhesive 30. Is done.

復元力Fは、濡れ広がった接着剤30の表面張力により接触角が等しくなるように作用する。具体的には、復元力Fは以下の式(1)で表せる。   The restoring force F acts so that the contact angles become equal due to the surface tension of the adhesive 30 spread wet. Specifically, the restoring force F can be expressed by the following formula (1).

F=L×γ×cosθ (1)
ここで、Lは接着剤30が濡れている辺の長さ、θは接触角、γは表面張力である。式(1)に示すように、マイクロレンズアレイ基板20が受ける復元力Fは、接着剤30が濡れている辺の長さLが長いほど、表面張力γが大きいほど、接触角θが小さいほど大きな値となる。従って、接着剤30が濡れる領域の形状(接着固定領域14及び24の平面形状)としては、円形よりも正方形や長方形或いは正方形や長方形を組み合わせた形状とすることが好ましい。
F = L × γ × cosθ (1)
Here, L is the length of the side where the adhesive 30 is wet, θ is the contact angle, and γ is the surface tension. As shown in Expression (1), the restoring force F received by the microlens array substrate 20 is larger as the length L of the side where the adhesive 30 is wet is longer, as the surface tension γ is larger, and as the contact angle θ is smaller. Large value. Therefore, it is preferable that the shape of the region where the adhesive 30 gets wet (the planar shape of the adhesive fixing regions 14 and 24) is a square, a rectangle, or a combination of a square and a rectangle rather than a circle.

〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、接着固定領域の平面形状が第1の実施の形態とは異なる面発光レーザ装置の例を示す。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, an example of a surface emitting laser device in which the planar shape of the adhesive fixing region is different from that of the first embodiment will be described. In the second embodiment, description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

前述のように、接着剤30が濡れる領域の平面形状としては、円形よりも正方形や長方形或いは正方形や長方形を組み合わせた形状とすることが好ましい。第1の実施の形態では接着固定領域14の平面形状を正方形としたが、図9に示す面発光レーザアレイ基板10Aでは接着固定領域14Aの平面形状を長方形としている。そして、四隅に配置された接着固定領域14Aは、半導体基板11の外形に沿って縦と横を交互に繰り返すパターンとされている。   As described above, the planar shape of the region where the adhesive 30 gets wet is preferably a square, a rectangle, or a combination of a square and a rectangle rather than a circle. In the first embodiment, the planar shape of the adhesive fixing region 14 is square, but in the surface emitting laser array substrate 10A shown in FIG. 9, the planar shape of the adhesive fixing region 14A is rectangular. The adhesive fixing regions 14 </ b> A arranged at the four corners have a pattern that alternately repeats vertical and horizontal along the outer shape of the semiconductor substrate 11.

つまり、四隅に配置された接着固定領域14Aにおいて、隣接する接着固定領域14Aは長辺が互いに直交する位置関係に配置されている。言い換えれば、四隅に配置された接着固定領域14Aにおいて、対角の接着固定領域14Aは長辺が互いに平行となる位置関係に配置されている。なお、図示はしないが、マイクロレンズアレイ基板の接着固定領域も接着固定領域14Aに対応する平面形状(つまり、長方形)に形成され、接着固定領域14Aに対応する位置に配置されている。   That is, in the adhesive fixing regions 14A arranged at the four corners, the adjacent adhesive fixing regions 14A are arranged in a positional relationship in which the long sides are orthogonal to each other. In other words, in the adhesive fixing regions 14A arranged at the four corners, the diagonal adhesive fixing regions 14A are arranged in a positional relationship in which the long sides are parallel to each other. Although not shown, the adhesion fixing area of the microlens array substrate is also formed in a planar shape (that is, a rectangle) corresponding to the adhesion fixing area 14A, and is disposed at a position corresponding to the adhesion fixing area 14A.

式(1)より、復元力Fは長方形の長辺方向により多く働く。そのため、図9に示すような接着固定領域14Aの配置により、セルフアライメントの際にマイクロレンズアレイ基板が隣接する接着剤30から受ける復元力Fが直交することになる。その結果、面発光レーザアレイ基板10Aに対するマイクロレンズアレイ基板の回転ずれに対して、効果的な位置合わせが可能となる。   From the equation (1), the restoring force F works more in the long side direction of the rectangle. Therefore, due to the arrangement of the adhesive fixing region 14A as shown in FIG. 9, the restoring force F received from the adjacent adhesive 30 by the microlens array substrate at the time of self-alignment is orthogonal. As a result, it is possible to effectively align the rotational displacement of the microlens array substrate with respect to the surface emitting laser array substrate 10A.

〈第3の実施の形態〉
第3の実施の形態では、接着固定領域の平面形状が第1の実施の形態とは異なる面発光レーザ装置の他の例を示す。なお、第3の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, another example of the surface emitting laser device in which the planar shape of the adhesive fixing region is different from that of the first embodiment will be described. Note that in the third embodiment, description of the same components as those of the already described embodiments may be omitted.

前述のように、接着剤30が濡れる領域の形状としては、円形よりも正方形や長方形或いは正方形や長方形を組み合わせた形状とすることが好ましい。第1の実施の形態では接着固定領域14の平面形状を正方形、第2の実施の形態では接着固定領域14Aの平面形状を長方形とした。一方、図10に示す面発光レーザアレイ基板10Bでは接着固定領域14Bの平面形状をL字形(正方形や長方形を組み合わせた形状)としている。そして、四隅に配置された接着固定領域14Bは、L字の内側が半導体基板11の中心側に向くようなパターンとされている。L字形の長手部と短手部とは同じ長さであっても構わない。   As described above, the shape of the region where the adhesive 30 gets wet is preferably a square, a rectangle, or a combination of a square and a rectangle rather than a circle. In the first embodiment, the planar shape of the adhesive fixing region 14 is square, and in the second embodiment, the planar shape of the adhesive fixing region 14A is rectangular. On the other hand, in the surface emitting laser array substrate 10B shown in FIG. 10, the planar shape of the adhesive fixing region 14B is L-shaped (a combination of squares and rectangles). The adhesive fixing regions 14 </ b> B arranged at the four corners have a pattern in which the L-shaped inner side faces the center side of the semiconductor substrate 11. The long part and the short part of the L shape may have the same length.

なお、図示はしないが、マイクロレンズアレイ基板の接着固定領域も接着固定領域14Bに対応する平面形状(つまり、L字形)に形成され、接着固定領域14Bに対応する位置に配置されている。   Although not shown, the adhesion fixing area of the microlens array substrate is also formed in a planar shape (that is, an L shape) corresponding to the adhesion fixing area 14B, and is disposed at a position corresponding to the adhesion fixing area 14B.

図10に示すような接着固定領域14Bの配置により、セルフアライメントの際にマイクロレンズアレイ基板が隣接する接着剤30から受ける復元力Fが直交する成分と平行する成分とを有することになる。その結果、面発光レーザアレイ基板10Bに対するマイクロレンズアレイ基板の回転ずれ、及びXY方向ずれに対して、効果的な位置合わせが可能となる。   With the arrangement of the adhesive fixing region 14B as shown in FIG. 10, the restoring force F received from the adjacent adhesive 30 by the microlens array substrate during self-alignment has a component parallel to the orthogonal component. As a result, it is possible to effectively align the rotational displacement of the microlens array substrate with respect to the surface emitting laser array substrate 10B and the displacement in the XY direction.

〈第4の実施の形態〉
第4の実施の形態では、マイクロレンズアレイ基板の形状が第1の実施の形態とは異なる面発光レーザ装置の例を示す。なお、第4の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Fourth embodiment>
In the fourth embodiment, an example of a surface emitting laser device in which the shape of the microlens array substrate is different from that in the first embodiment will be described. Note that in the fourth embodiment, descriptions of the same components as those of the above-described embodiments may be omitted.

図11は、第4の実施の形態に係るマイクロレンズアレイ基板を例示する図であり、図11(a)は平面図、図11(b)は図11(a)のC−C線に沿う断面図である。   11A and 11B are diagrams illustrating a microlens array substrate according to the fourth embodiment. FIG. 11A is a plan view, and FIG. 11B is along the line CC in FIG. 11A. It is sectional drawing.

マイクロレンズアレイ基板は、例えば、石英からなり、面発光レーザアレイ基板を構成する半導体基板は、例えば、ガリウムヒ素からなる。そのため、マイクロレンズアレイ基板を接着剤により面発光レーザアレイ基板に接着すると、両者の熱膨張係数の差に起因する熱応力が半導体基板に残留することが懸念される。   The microlens array substrate is made of, for example, quartz, and the semiconductor substrate constituting the surface emitting laser array substrate is made of, for example, gallium arsenide. Therefore, when the microlens array substrate is bonded to the surface emitting laser array substrate with an adhesive, there is a concern that thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the two remains on the semiconductor substrate.

そこで、図11に示すマイクロレンズアレイ基板20Cでは、透明基板21(マイクロレンズアレイ22が形成されている部分)の四隅から半導体基板11の一方の面11aに平行な方向に延伸したヒンジ25が設けられている。   Therefore, in the microlens array substrate 20C shown in FIG. 11, hinges 25 extending from the four corners of the transparent substrate 21 (portions where the microlens array 22 is formed) in a direction parallel to the one surface 11a of the semiconductor substrate 11 are provided. It has been.

ヒンジ25の平面形状は、例えば、L字形とすることができる。この場合、夫々のヒンジ25は、平面視において、L字形の短手部が透明基板21の各隅に連結され、L字形の長手部が短手部の連結された透明基板21の辺と所定の間隔を空けて平行になるように配置することができる。夫々のヒンジ25は、平面視において、回転対称となるように配置することができる。   The planar shape of the hinge 25 can be L-shaped, for example. In this case, in the plan view, each hinge 25 has an L-shaped short portion connected to each corner of the transparent substrate 21 and an L-shaped long portion connected to the side of the transparent substrate 21 connected to the short portion. It can arrange | position so that it may leave | separate and may become parallel. Each hinge 25 can be arranged to be rotationally symmetric in plan view.

ヒンジ25のL字形の長手部の一端には半導体基板11の一方の面11a側に突起する橋脚部23がZ方向に延伸して形成され、橋脚部23の底面には接着固定領域24が形成されている。なお、図示はしないが、面発光レーザアレイ基板の接着固定領域もマイクロレンズアレイ基板20Cの接着固定領域24に対応する平面形状に形成され、接着固定領域24に対応する位置に配置されている。   At one end of the L-shaped long portion of the hinge 25, a bridge pier 23 protruding toward the one surface 11a of the semiconductor substrate 11 is formed extending in the Z direction, and an adhesive fixing region 24 is formed at the bottom of the bridge pier 23. Has been. Although not shown, the adhesive fixing region of the surface emitting laser array substrate is also formed in a planar shape corresponding to the adhesive fixing region 24 of the microlens array substrate 20C, and is disposed at a position corresponding to the adhesive fixing region 24.

このように、マイクロレンズアレイ基板20Cを4箇所のヒンジ25で支えることで、接着時の熱応力を緩和することが可能となり、熱膨張係数の差に起因して面発光レーザアレイ基板を構成する半導体基板に残留する応力を低減できる。   Thus, by supporting the microlens array substrate 20C with the four hinges 25, it becomes possible to relieve the thermal stress at the time of bonding, and configure the surface emitting laser array substrate due to the difference in thermal expansion coefficient. The stress remaining on the semiconductor substrate can be reduced.

〈第5の実施の形態〉
第5の実施の形態では、マイクロレンズアレイ基板の接着固定領域に開口部を設けた面発光レーザ装置の例を示す。なお、第5の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
<Fifth embodiment>
In the fifth embodiment, an example of a surface emitting laser device in which an opening is provided in an adhesive fixing region of a microlens array substrate will be described. Note that in the fifth embodiment, description of the same components as those of the above-described embodiments may be omitted.

図12は、第5の実施の形態に係る面発光レーザ装置の主たる部分を例示する断面図である。図12に示すように、面発光レーザ装置1Dは、マイクロレンズアレイ基板20の橋脚部23の底面に、接着固定領域24に代えて接着固定領域24Dを設けた点が面発光レーザ装置1(図1参照)と相違する。接着固定領域24Dには、接着固定領域24Dを厚さ方向に貫通する開口部240が設けられている。   FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating the main part of the surface emitting laser apparatus according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 12, the surface-emitting laser device 1D is different from the surface-emitting laser device 1 in that the adhesive fixing region 24D is provided on the bottom surface of the pier portion 23 of the microlens array substrate 20 instead of the adhesive fixing region 24. 1)). The adhesive fixing region 24D is provided with an opening 240 that penetrates the adhesive fixing region 24D in the thickness direction.

図13は、第5の実施の形態に係る面発光レーザ装置の接着固定領域を例示する平面図である。図13(a)に示すように、開口部240の平面形状は、例えば、正方形や長方形とすることができる。又、図13(b)に示すように、開口部240の平面形状は、例えば、円形や楕円形としてもよい。又、図13(c)に示すように、開口部240を端部まで到達させ、例えば、平面形状がコの字型の接着固定領域24Dとしてもよい。   FIG. 13 is a plan view illustrating an adhesion fixing region of the surface emitting laser device according to the fifth embodiment. As shown to Fig.13 (a), the planar shape of the opening part 240 can be made into a square or a rectangle, for example. Further, as shown in FIG. 13B, the planar shape of the opening 240 may be, for example, a circle or an ellipse. Moreover, as shown in FIG.13 (c), the opening part 240 may be reached to an edge part, for example, it is good also as the adhesive fixing area | region 24D whose planar shape is a U-shape.

或いは、開口部240の平面形状を図13に示した以外の、より複雑な形状としてもよい(例えば、正方形と円形とを組み合わせた形状)。又、1つの接着固定領域24Dに、複数の開口部240を設けてもよい(例えば、2つの円形開口)。又、その際、複数の開口部240を異なる形状としてもよい(例えば、正方形開口と円形開口との混在)。   Alternatively, the planar shape of the opening 240 may be a more complicated shape other than that shown in FIG. 13 (for example, a shape combining a square and a circle). A plurality of openings 240 may be provided in one adhesive fixing region 24D (for example, two circular openings). At that time, the plurality of openings 240 may have different shapes (for example, a mixture of square openings and circular openings).

次に、図14を参照して、接着固定領域24Dに開口部240を設ける技術的意義について説明する。図14は、第5の実施の形態に係る面発光レーザ装置の製造工程を例示する図である。   Next, the technical significance of providing the opening 240 in the adhesive fixing region 24D will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a diagram illustrating a manufacturing process of the surface emitting laser device according to the fifth embodiment.

前述のように、接着剤30を溶融させる際には、接着剤30のみを局所的に加熱する方が好ましく、例えば、レーザ光を接着剤30に照射する方法を採用することができる。   As described above, when the adhesive 30 is melted, it is preferable to locally heat only the adhesive 30. For example, a method of irradiating the adhesive 30 with laser light can be employed.

ところで、第1の実施の形態において、接着剤30(はんだ、Au−Sn等)をレーザ光で局所加熱する場合、透明なマイクロレンズアレイ基板20側から接着固定領域24にレーザ光を入射させる方法が考えられる。しかし、マイクロレンズアレイ基板20側から接着固定領域24にレーザ光を入射させると反射が大きく、接着剤30を溶融するには接着剤30に直接レーザを入射させた場合よりも、多くのエネルギーが必要になると予測される。   By the way, in the first embodiment, when the adhesive 30 (solder, Au—Sn, etc.) is locally heated with laser light, the laser light is incident on the adhesive fixing region 24 from the transparent microlens array substrate 20 side. Can be considered. However, when laser light is incident on the adhesive fixing region 24 from the microlens array substrate 20 side, the reflection is large, and in order to melt the adhesive 30, more energy is required than when laser is directly incident on the adhesive 30. Expected to be needed.

この場合、まずレーザ光が接着固定領域24を加熱し、次に接着固定領域24から下側の接着剤30に熱が伝わることで接着剤30が溶ける。従って、接着剤30が溶けた状態では、接着固定領域24の温度が接着剤30の融点以上になり、熱応力が増加してしまう。   In this case, first, the laser beam heats the adhesive fixing region 24, and then the heat is transferred from the adhesive fixing region 24 to the lower adhesive 30, whereby the adhesive 30 is melted. Therefore, in a state where the adhesive 30 is melted, the temperature of the adhesive fixing region 24 becomes equal to or higher than the melting point of the adhesive 30 and the thermal stress increases.

そこで、本実施の形態では、より効率よくレーザ光による接着剤30の溶融を行うために、レーザ光が接着剤30に直接入射するように、マイクロレンズアレイ基板20に、接着固定領域24に代えて、開口部240を備えた接着固定領域24Dを設けている。   Therefore, in the present embodiment, in order to more efficiently melt the adhesive 30 with the laser light, the microlens array substrate 20 is replaced with the adhesive fixing region 24 so that the laser light is directly incident on the adhesive 30. Thus, an adhesive fixing region 24D having an opening 240 is provided.

接着固定領域24Dに開口部240を設けることで、図14(a)に示すように、加熱装置から照射されたレーザ光Laが、マイクロレンズアレイ基板20側から、接着固定領域24Dの開口部240を通過して、直接接着剤30に入射する。その結果、効率よく接着剤30を溶かすことが可能になる。又、接着固定領域24Dに開口部240を設けることで、接着剤30との界面の長さが増えるため、表面張力が増加することが期待できる。   By providing the opening 240 in the adhesive fixing region 24D, as shown in FIG. 14A, the laser light La emitted from the heating device is opened from the microlens array substrate 20 side to the opening 240 of the adhesive fixing region 24D. And directly enters the adhesive 30. As a result, the adhesive 30 can be efficiently dissolved. Moreover, since the length of the interface with the adhesive 30 is increased by providing the opening 240 in the adhesive fixing region 24D, it can be expected that the surface tension increases.

これにより、図14(b)に示すように、面発光レーザアレイ基板10とマイクロレンズアレイ基板20とは、溶融した接着剤30の復元力により互いに自己整合した後、接着剤30が凝固し、より高精度に位置合わせされた状態で固定される。   Thereby, as shown in FIG. 14B, the surface emitting laser array substrate 10 and the microlens array substrate 20 are self-aligned with each other by the restoring force of the molten adhesive 30, and then the adhesive 30 is solidified. It is fixed in a more precise aligned state.

このように、第5の実施の形態では、マイクロレンズアレイ基板20の接着固定領域24Dに開口部240を設けたため、レーザ光による接着剤30の溶融を効率的に行うことができる。そのため、マイクロレンズアレイ基板20の温度上昇が抑えられて熱応力が低減し、更に、接着固定領域24Dと接着剤30との界面の長さが長くなることで、表面張力が増加し、セルフアライメント精度を向上することができる。   Thus, in the fifth embodiment, since the opening 240 is provided in the adhesive fixing region 24D of the microlens array substrate 20, the adhesive 30 can be efficiently melted by the laser light. Therefore, the temperature rise of the microlens array substrate 20 is suppressed, the thermal stress is reduced, and the length of the interface between the adhesive fixing region 24D and the adhesive 30 is increased, thereby increasing the surface tension and self-alignment. Accuracy can be improved.

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiment has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and replacements are made to the above-described embodiment without departing from the scope described in the claims. Can be added.

例えば、上記の実施の形態では、面発光レーザアレイ基板及びマイクロレンズアレイ基板を備えた面発光レーザ装置について説明したが、本発明は、面発光レーザ基板及びマイクロレンズ基板を備えた面発光レーザ装置にも適用可能である。すなわち、本発明に係る面発光レーザ装置において、面発光レーザ及びマイクロレンズは夫々1つでもよいし、夫々複数でもよい。   For example, in the above embodiment, the surface emitting laser device including the surface emitting laser array substrate and the microlens array substrate has been described. However, the present invention relates to the surface emitting laser device including the surface emitting laser substrate and the microlens substrate. It is also applicable to. That is, in the surface emitting laser device according to the present invention, the surface emitting laser and the microlens may be either one or plural.

1、1D 面発光レーザ装置
10、10A、10B 面発光レーザアレイ基板
11 半導体基板
11a 半導体基板の一方の面
11b 半導体基板の他方の面
12 面発光レーザアレイ
13 アノード電極
14、14A、14B、24、24D 接着固定領域
20、20C マイクロレンズアレイ基板
21 透明基板
21a 対向面
22 マイクロレンズアレイ
23 橋脚部
25 ヒンジ
30 接着剤
50 ヒートシンク基板
51、52 配線パターン
53、54 電流端子
55 金属線
240 開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1D surface emitting laser apparatus 10, 10A, 10B Surface emitting laser array substrate 11 Semiconductor substrate 11a One surface of a semiconductor substrate 11b The other surface of a semiconductor substrate 12 Surface emitting laser array 13 Anode electrode 14, 14A, 14B, 24, 24D Adhesive fixing region 20, 20C Microlens array substrate 21 Transparent substrate 21a Opposing surface 22 Microlens array 23 Bridge pier 25 Hinge 30 Adhesive 50 Heat sink substrate 51, 52 Wiring pattern 53, 54 Current terminal 55 Metal wire 240 Opening

特開2007−142425号公報JP 2007-142425 A 特開2004−288713号公報JP 2004-288713 A 特開2002−26452号公報JP 2002-26452 A

Claims (14)

半導体基板の一方の面に面発光レーザ及び複数の第1接着固定領域が形成された面発光レーザ基板と、
前記面発光レーザの出射光が入射するマイクロレンズ、前記半導体基板の一方の面側に突起する複数の橋脚部、及び夫々の前記橋脚部の底面の前記第1接着固定領域に対向する位置に形成された第2接着固定領域、を備えたマイクロレンズ基板と、
前記第1接着固定領域と前記第2接着固定領域とを接着する接着剤と、を有し、
前記面発光レーザ基板と前記マイクロレンズ基板とは、前記接着剤の溶融時に生じた復元力により自己整合した状態で固定されている面発光レーザ装置。
A surface emitting laser substrate in which a surface emitting laser and a plurality of first adhesive fixing regions are formed on one surface of the semiconductor substrate;
Formed at a position facing the first adhesive fixing region on the bottom surface of each of the micro piers projecting to one surface side of the semiconductor substrate, and the bottom surface of each micro pier, the micro lens on which the light emitted from the surface emitting laser enters. A microlens substrate provided with a second adhesive fixing region,
An adhesive that bonds the first adhesive fixing region and the second adhesive fixing region;
The surface-emitting laser device, wherein the surface-emitting laser substrate and the microlens substrate are fixed in a self-aligned state by a restoring force generated when the adhesive is melted.
前記第1接着固定領域は、前記半導体基板を構成する材料よりも前記接着剤に対して濡れやすい材料から形成され、
前記第2接着固定領域は、前記橋脚部を構成する材料よりも前記接着剤に対して濡れやすい材料から形成されている請求項1記載の面発光レーザ装置。
The first adhesive fixing region is formed of a material that is more easily wetted with the adhesive than the material constituting the semiconductor substrate,
2. The surface emitting laser device according to claim 1, wherein the second adhesion fixing region is formed of a material that is more easily wetted with respect to the adhesive than a material constituting the pier portion.
前記第1接着固定領域は、前記面発光レーザの製造工程で形成され、
前記橋脚部及び前記第2接着固定領域は、前記マイクロレンズの製造工程で形成されている請求項1又は2記載の面発光レーザ装置。
The first adhesive fixing region is formed in the manufacturing process of the surface emitting laser,
3. The surface emitting laser device according to claim 1, wherein the bridge pier portion and the second adhesive fixing region are formed in a manufacturing process of the microlens.
前記面発光レーザの発光点と前記第1接着固定領域との位置精度は、前記面発光レーザの作製に用いるマスクと前記第1接着固定領域の作製に用いるマスクとのマスク合わせ精度により決定されている請求項3記載の面発光レーザ装置。   The positional accuracy between the light emitting point of the surface emitting laser and the first adhesive fixing region is determined by the mask alignment accuracy between the mask used for manufacturing the surface emitting laser and the mask used for manufacturing the first adhesive fixing region. The surface emitting laser device according to claim 3. 前記マイクロレンズと前記第2接着固定領域との位置精度は、前記マイクロレンズの作製に用いるマスクと前記第2接着固定領域の作製に用いるマスクとのマスク合わせ精度により決定されている請求項3又は4記載の面発光レーザ装置。   The position accuracy between the microlens and the second adhesive fixing region is determined by mask alignment accuracy between a mask used for manufacturing the microlens and a mask used for manufacturing the second adhesive fixing region. 4. The surface emitting laser device according to 4. 前記半導体基板の平面形状は四角形であり、
複数の前記第1接着固定領域は前記半導体基板の四隅に配置され、
夫々の前記第1接着固定領域の平面形状は長方形であり、
隣接する前記第1接着固定領域は長辺が互いに直交する位置関係に配置されており、
夫々の前記第2接着固定領域は、前記第1接着固定領域に対応する平面形状に形成され、前記第1接着固定領域に対応する位置に配置されている請求項1乃至5の何れか一項記載の面発光レーザ装置。
The planar shape of the semiconductor substrate is a rectangle,
A plurality of the first adhesive fixing regions are disposed at four corners of the semiconductor substrate,
The planar shape of each of the first adhesive fixing regions is a rectangle,
The adjacent first adhesive fixing regions are arranged in a positional relationship in which the long sides are orthogonal to each other,
Each said 2nd adhesion fixing area | region is formed in the planar shape corresponding to the said 1st adhesion fixing area | region, and is arrange | positioned in the position corresponding to the said 1st adhesion fixing area | region. The surface emitting laser device described.
前記半導体基板の平面形状は四角形であり、
複数の前記第1接着固定領域は前記半導体基板の四隅に配置され、
夫々の前記第1接着固定領域の平面形状はL字形であり、
夫々の前記第1接着固定領域は、L字の内側が前記半導体基板の中心側に向くように配置されており、
夫々の前記第2接着固定領域は、前記第1接着固定領域に対応する平面形状に形成され、前記第1接着固定領域に対応する位置に配置されている請求項1乃至5の何れか一項記載の面発光レーザ装置。
The planar shape of the semiconductor substrate is a rectangle,
A plurality of the first adhesive fixing regions are disposed at four corners of the semiconductor substrate,
The planar shape of each of the first adhesive fixing regions is L-shaped,
Each of the first adhesive fixing regions is arranged so that the L-shaped inner side faces the center side of the semiconductor substrate,
Each said 2nd adhesion fixing area | region is formed in the planar shape corresponding to the said 1st adhesion fixing area | region, and is arrange | positioned in the position corresponding to the said 1st adhesion fixing area | region. The surface emitting laser device described.
前記半導体基板の一方の面から前記第1接着固定領域の上面までの高さは、前記半導体基板の一方の面から前記面発光レーザの発光点までの高さと同じである請求項1乃至7の何れか一項記載の面発光レーザ装置。   8. The height from one surface of the semiconductor substrate to the upper surface of the first adhesion fixing region is the same as the height from one surface of the semiconductor substrate to the light emitting point of the surface emitting laser. The surface emitting laser device according to any one of the above. 前記マイクロレンズ基板には、前記マイクロレンズが形成されている部分から前記半導体基板の一方の面に平行な方向に延伸した複数のヒンジが設けられ、
夫々の前記ヒンジの一端には前記半導体基板の一方の面側に突起する前記橋脚部が形成されている請求項1乃至8の何れか一項記載の面発光レーザ装置。
The microlens substrate is provided with a plurality of hinges extending in a direction parallel to one surface of the semiconductor substrate from a portion where the microlens is formed,
9. The surface emitting laser device according to claim 1, wherein the bridge piercing portion that protrudes toward one surface of the semiconductor substrate is formed at one end of each of the hinges. 10.
前記面発光レーザ及び前記マイクロレンズは夫々複数形成され、夫々の前記面発光レーザと夫々の前記マイクロレンズとは対応する位置に配されている請求項1乃至9の何れか一項記載の面発光レーザ装置。   The surface emitting laser according to claim 1, wherein a plurality of the surface emitting lasers and the microlenses are formed, and each of the surface emitting lasers and each of the microlenses are arranged at corresponding positions. Laser device. 前記第2接着固定領域に開口部が設けられている請求項1乃至10の何れか一項記載の面発光レーザ装置。   The surface emitting laser device according to claim 1, wherein an opening is provided in the second adhesive fixing region. 半導体基板の一方の面に面発光レーザを形成する工程、前記半導体基板の一方の面に複数の第1接着固定領域を形成する工程、を含む面発光レーザ基板を形成する工程と、
透明基板に前記面発光レーザの出射光が入射するマイクロレンズ及び複数の橋脚部を形成する工程、夫々の前記橋脚部の底面の前記第1接着固定領域に対応する位置に複数の第2接着固定領域を形成する工程、を含むマイクロレンズ基板を形成する工程と、
前記第1接着固定領域と前記第2接着固定領域とを接着剤を用いて接着する工程と、を有し、
前記接着する工程は、
夫々の前記第1接着固定領域又は夫々の前記第2接着固定領域に前記接着剤を配置する工程と、
夫々の前記第2接着固定領域が前記接着剤を介して夫々の前記第1接着固定領域と対向するように、前記面発光レーザ基板上に前記マイクロレンズ基板を配置する工程と、
前記接着剤を溶融させ、前記接着剤の復元力により前記面発光レーザ基板と前記マイクロレンズ基板とを自己整合させる工程と、
前記接着剤を冷却し、前記面発光レーザ基板上に前記接着剤により前記マイクロレンズ基板を固定する工程と、を含む面発光レーザ装置の製造方法。
Forming a surface emitting laser substrate including a step of forming a surface emitting laser on one surface of the semiconductor substrate, a step of forming a plurality of first adhesive fixing regions on one surface of the semiconductor substrate,
Forming a microlens and a plurality of bridge piers on which a light emitted from the surface emitting laser is incident on a transparent substrate, a plurality of second adhesive fixings at positions corresponding to the first adhesive fixing region on the bottom surface of each of the bridge piers; Forming a region, forming a microlens substrate, and
Bonding the first adhesive fixing region and the second adhesive fixing region with an adhesive,
The bonding step includes
Disposing the adhesive in each of the first adhesive fixing regions or each of the second adhesive fixing regions;
Disposing the microlens substrate on the surface emitting laser substrate such that each of the second adhesive fixing regions faces each of the first adhesive fixing regions via the adhesive;
Melting the adhesive and self-aligning the surface-emitting laser substrate and the microlens substrate by the restoring force of the adhesive;
Cooling the adhesive, and fixing the microlens substrate on the surface-emitting laser substrate with the adhesive.
複数の前記接着剤を局所的に、かつ同時に加熱する加熱装置を用いて前記接着剤を溶融させる請求項12記載の面発光レーザ装置の製造方法。   The method of manufacturing a surface emitting laser device according to claim 12, wherein the adhesive is melted by using a heating device that locally and simultaneously heats the plurality of adhesives. 前記第2接着固定領域に開口部が設けられており、
前記加熱装置はレーザ光を照射する装置であり、
前記自己整合させる工程では、前記加熱装置から照射されたレーザ光を前記マイクロレンズ基板側から、前記第2接着固定領域の開口部を通過して、直接前記接着剤に入射させ、前記接着剤を溶融させる請求項13記載の面発光レーザ装置の製造方法。
An opening is provided in the second adhesive fixing region;
The heating device is a device that emits laser light,
In the self-alignment step, the laser light emitted from the heating device is incident on the adhesive directly from the microlens substrate side through the opening of the second adhesive fixing region. The method for manufacturing a surface emitting laser device according to claim 13, wherein the surface emitting laser device is melted.
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