JP2019047117A - 発光装置の製造方法及び発光装置 - Google Patents

発光装置の製造方法及び発光装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 信頼性の高い発光装置を得ることができる。【解決手段】 一形態に係る発光装置の製造方法は、第１半導体レーザ素子２０ａ及び第２半導体レーザ素子２０ｂが直列に接続された発光装置を準備する工程と、第１半導体レーザ素子２０ａに電流を流して、第１半導体レーザ素子２０ａの電気的特性及び光学特性の少なくとも一方を含む特性を測定し、第２半導体レーザ素子２０ｂに電流を流して、第２半導体レーザ素子２０ｂの特性を測定する第１測定工程と、第１半導体レーザ素子２０ａ及び第２半導体レーザ素子２０ｂに一定以上の時間電流を流す工程と、第１半導体レーザ素子２０ａの特性を測定し、第２半導体レーザ素子２０ｂに電流を流して、第２半導体レーザ素子２０ｂの特性を測定する第２測定工程と、第１半導体レーザ素子２０ａ及び第２半導体レーザ素子２０ｂそれぞれを評価する工程と、をこの順に備える。【選択図】 図６

Description

本発明は、発光装置の製造方法及び発光装置に関する。
複数の半導体レーザ素子が実装され、直列に接続された発光装置が知られている（例えば、特許文献１の図４参照。）。
特表２０１６−５１８７２６
このような発光装置に含まれる半導体レーザ素子の駆動検査においては、半導体レーザ素子を実装する前に各半導体レーザ素子を検査する、又は、半導体レーザ素子を実装した後に直列に接続される複数の半導体レーザ素子をまとめて検査することになる。しかしながら、前者の場合は、半導体レーザ素子の実装状態を反映させた結果を得ることはできず、後者の場合は、半導体レーザ素子ごとの微細な変化を正確に検知することが難しい。
本発明の一形態に係る発光装置の製造方法は、第１配線、第２配線及び第３配線を有する基体と、前記基体の上面側に前記第１配線及び第２配線に電気的に接続された第１半導体レーザ素子と、前記基体の上面側に前記第２配線及び前記第３配線に電気的に接続された第２半導体レーザ素子と、を備え、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子が直列に接続された発光装置を準備する工程と、前記第１配線と前記第２配線を介して前記第１半導体レーザ素子に電流を流して、前記第１半導体レーザ素子の電気的特性及び光学特性の少なくとも一方を含む特性を測定し、前記第２配線と前記第３配線を介して前記第２半導体レーザ素子に電流を流して、前記第２半導体レーザ素子の前記特性を測定する第１測定工程と、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子に一定以上の時間電流を流す工程と、前記第１配線と前記第２配線を介して前記第１半導体レーザ素子に電流を流して、前記第１半導体レーザ素子の前記特性を測定し、前記第２配線と前記第３配線を介して前記第２半導体レーザ素子に電流を流して、前記第２半導体レーザ素子の前記特性を測定する第２測定工程と、前記第１測定工程で得た第１半導体レーザ素子の前記特性及び前記第２測定工程で得た第１半導体レーザ素子の前記特性、並びに、前記第１測定工程で得た第２半導体レーザ素子の前記特性及び第２測定工程で得た第２半導体レーザ素子の前記特性に基づいて、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子それぞれを評価する工程と、をこの順に備える。
本発明の一形態に係る発光装置は、第１配線、第２配線及び第３配線を有する基体と、前記基体の上面側に前記第１配線及び前記第２配線に電気的に接続された第１半導体レーザ素子と、前記基体の上面側に前記第２配線及び前記第３配線に電気的に接続された第２半導体レーザ素子と、前記基体と組み合わせて構成される空間内に、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子が配置されるように、前記基体に固定された蓋体と、を備え、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子は、直列に接続されており、前記第１配線の一部、前記第２配線の一部、及び前記第３配線の一部は、前記基体と蓋体とにより構成される空間よりも外側において、前記基体の上面に露出している。
上記の製造方法によれば、半導体レーザ素子ごとに特性を確認することができるため、信頼性の高い発光装置を得ることができる。また、上記の発光装置によれば信頼性の高い発光装置とすることができる。
図１は、第１実施形態に係る発光装置の斜視図である。 図２は、図１のII−II線における断面図である。 図３は、第１実施形態に係る発光装置を説明するための斜視図である。 図４は、図３の点線の枠内における拡大図である。 図５は、第１実施形態に係る発光装置を説明するための上面図である。 図６は、図５の点線の枠内における拡大図である。 図７は、第１実施形態に係る発光装置を説明するための斜視図である。 図８は、第１実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフローチャートである。
本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら以下に説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、本発明を限定するものではない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。
＜第１実施形態＞
図１に第１実施形態に係る発光装置２００Ｃの斜視図を示し、図２に図１のII−II線における断面図を示す。また、図３に発光装置２００Ｃにおいて蓋体３０及びカバー１００等を除いた発光装置２００Ａ（光源２００Ａ）の斜視図を示し、図４に図３の点線の枠内における拡大図を示す。また、図５に発光装置２００Ａの上面図を示し、図６に図５の点線の枠内における拡大図を示す。さらに、図７に発光装置２００Ａに蓋体３０を固定した発光装置２００Ｂ（蓋体付光源２００Ｂ）の斜視図を示す。なお、本明細書においては、便宜上、基体１０に半導体レーザ素子２０（以下「ＬＤ素子」という。）が固定されているものを「発光装置」という。つまり、ＬＤ素子２０が固定された光源２００Ａ、光源２００Ａに蓋体３０を固定した蓋体付光源２００Ｂ、及び蓋体付光源２００Ｂにカバー１００を固定した発光装置２００Ｃは、それぞれ「発光装置」とすることができるため、統一して「発光装置２００」と呼ぶ。
発光装置２００の製造方法は、第１配線１１ａ、第２配線１１ｂ及び第３配線１１ｃを有する基体１０と、基体１０の上面側に第１配線１１ａ及び第２配線１１ｂに電気的に接続された第１ＬＤ素子２０ａと、基体１０の上面側に第２配線１１ｂ及び第３配線１１ｃに電気的に接続された第２ＬＤ素子２０ｂと、を備え、第１ＬＤ素子２０ａ及び第２ＬＤ素子２０ｂが直列に接続された発光装置を準備する工程と、第１配線１１ａと第２配線１１ｂを介して第１ＬＤ素子２０ａに電流を流して、第１ＬＤ素子２０ａの電気的特性及び光学特性の少なくとも一方を含む特性（以下、電気的特性及び光学特性の少なくとも一方を含む特性を「特性Ｘ」という。）を測定し、第２配線１１ｂと第３配線１１ｃを介して第２ＬＤ素子２０ｂに電流を流して、第２ＬＤ素子２０ｂの特性Ｘを測定する第１測定工程と、第１ＬＤ素子２０ａ及び第２ＬＤ素子２０ｂに一定以上の時間電流を流す工程と、第１配線１１ａと第２配線１１ｂを介して第１ＬＤ素子２０ａに電流を流して、第１ＬＤ素子２０ａの特性Ｘを測定し、第２配線１１ｂと第３配線１１ｃを介して第２ＬＤ素子２０ｂに電流を流して、第２ＬＤ素子２０ｂの特性Ｘを測定する第２測定工程と、第１測定工程で得た第１ＬＤ素子２０ａの特性Ｘ及び第２測定工程で得た第１ＬＤ素子２０ａの特性Ｘ、並びに、第１測定工程で得た第２ＬＤ素子２０ｂの特性Ｘ及び第２測定工程で得た第２ＬＤ素子２０ｂの特性Ｘに基づいて、第１ＬＤ素子２０ａ及び第２ＬＤ素子２０ｂそれぞれを評価する工程と、をこの順に備える。
上記の製造方法によれば、発光装置として使用する状態（各ＬＤ素子２０を基体１０に実装した状態）の第１ＬＤ素子２０ａ及び第２ＬＤ素子２０ｂの特性をそれぞれ検査することができるため、信頼性の高い発光装置を得ることができる。以下、この点について説明する。
２以上のＬＤ素子を含む発光装置においては、各ＬＤ素子に均一に電流を流せることから、２以上のＬＤ素子を直列に接続する場合がある。このような発光装置において、各ＬＤ素子の特性を検査しようとすると、各ＬＤ素子の実装前に各ＬＤ素子を検査するか、あるいは、各ＬＤ素子を実装した後に直列に接続される２以上のＬＤ素子をまとめて検査することになる。しかしながら、前者の場合においてはＬＤ素子の実装不良等によるＬＤ素子の特性の悪化を検知することができず、後者の場合においては明らかに特性が変化しているものは検知することができるものの、ＬＤ素子ごとの微細な変化を検知することができない。後者の場合について具体例を以下で説明する。ＬＤ素子と基体との間に位置する接合材料の塗布不良等がないかどうか検査する場合には、比較的長い時間、実際の使用時よりも高い電流を流し続け、その前後の経時変化を見る試験（経時変化試験）が有効である。しかしながら、直列に接続されたＬＤ素子のうちの一方からの熱引きが不十分で経時変化試験の前と比較して経時変化試験の後において順方向電圧（以下「Ｖｆ」という。）が低くても、もう一方のＬＤ素子からの熱引きが十分で経時変化試験の前と比較して経時変化試験の後においてＶｆが高ければ、直列に接続されたＬＤ素子をまとめて検査すると不良を検知できなくなる可能性がある。
そこで、本実施形態では、２以上のＬＤ素子２０が直列に接続された発光装置２００において、第１配線１１ａ、第２配線１１ｂ、及び第３配線１１ｃを用いて、経時変化試験の前後で、第１ＬＤ素子２０ａ及び第２ＬＤ素子２０ｂの特性Ｘを個別に検査している。これにより、各ＬＤ素子２０を個別に検査して、ＬＤ素子ごとの特性を確認することができるため、信頼性の高い発光装置を得ることができる。車両用灯具等に用いられる発光装置は、長時間特性変化が少ないことが求められる。したがって、本実施形態に係る発光装置は車両用灯具等での使用に特に適している。
以下、図８の工程フローを参照しながら、発光装置２００の製造方法について説明する。
（発光装置を準備する工程）
まず、発光装置２００を準備する。ここでは、まず、図３〜６に示す発光装置２００Ａを準備する。発光装置２００Ａは、第１配線１１ａ、第２配線１１ｂ及び第３配線１１ｃを有する基体１０と、第１配線１１ａの上面に配置され、第１配線１１ａ及び第２配線１１ｂと電気的に接続された第１ＬＤ素子２０ａと、第２配線１１ｂの上面に配置され、第２配線１１ｂ及び第３配線１１ｃと電気的に接続された第２ＬＤ素子２０ｂと、を備える。このとき、第１ＬＤ素子２０ａ及び第２ＬＤ素子２０ｂは、直列に接続されている。
基体１０は、少なくとも３つの配線１１ａ〜１１ｃを含み、ここでは７つの配線１１ａ〜１１ｇを含む。基体１０は複数の絶縁層を含む積層構造である。第１配線１１ａは、第１枠部１２の内側における基体１０の上面の一部及び第１枠部１２の外側における基体１０の上面の一部を構成する。このとき、第１枠部１２の内側における第１配線１１ａと第１枠部１２の外側における第１配線１１ａとは、基体１０の内部に設けられた第１配線１１ａにより電気的に接続されている。絶縁層を構成する材料としては、ＡｌＮ，Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＣ，ＺｒＯ２，Ａｌ２Ｏ３、サファイア等が挙げられ、配線１１を構成する材料としては、Ｃｕ，Ａｕ等が挙げられる。第２以降の配線１１は、第１配線１１ａと同様の構成である。
第１配線１１ａは、第１ＬＤ素子２０ａの特性を測定する場合と、直列に接続される複数のＬＤ素子２０を駆動する場合と、のどちらにも使用される。つまり、第１配線１１ａは、第１ＬＤ素子２０ａを個別に駆動する場合と他のＬＤ素子２０と一括で駆動する場合との双方で使用される共通の配線である。これにより、配線の数を減らすことができるため、基体の構造を簡略にすることができる。ここでは、第７配線１１ｇも同様に共通の配線としている。ここでは、第１配線１１ａは、第１枠部１２の内側において２つの配線部を含む。このとき、一方の配線部に第１ＬＤ素子２０ａが載置された第１サブマウント５０ａが配置されており、他方の配線部が第１枠部１２の外側の第１配線１１ａと直接接続している。そして、他方の配線部と第１サブマウント５０ａとがワイヤ８１で接続されている。なお、第１配線１１ａは、第２配線１１ｂと同様に１つの配線部からなってもよい。また、第４配線１１ｄは、第１枠部１２の内側において３つの配線部を含むが、第１配線と同様に１つの配線部からなってもよい。
基体１０は、２以上のＬＤ素子２０を取り囲むように配置された第１枠部１２を含む。第１枠部１２は、溶接等により接続することができる。溶接により接続する場合は、第１枠部１２は、主成分としてＦｅを含む材料により構成されることが好ましい。第１枠部１２としては、このほかに、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇの単体または合金などがあげられる。
基体１０は、第１枠部１２を取り囲むように設けられた第２枠部１３をさらに含む。第２枠部１３は、ロウ材等により接続することができる。第２枠部１３を構成する材料としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇの単体または合金などがあげられる。
第１枠部１２の内側において、基体１０の上面には、２以上のサブマウント５０が配置されており、各サブマウント５０にＬＤ素子２０がそれぞれ載置されている。具体的には、第１ＬＤ素子２０ａは第１サブマウント５０ａを介して第１配線１１ａの上面に配置されており、第２ＬＤ素子２０ｂは第２サブマウント５０ｂを介して第２配線１１ｂの上面に配置されている。第３以降のＬＤ素子２０についても同様に、第３以降のサブマウント５０に順に配置され、第３以降の配線１１の上面に配置されている。ここでは、各ＬＤ素子２０は、Ａｕ−Ｓｎ等の導電層６０を介して各サブマウント５０に固定されている。各ＬＤ素子２０はワイヤ（金属細線）８１により直列に接続されている。
ＬＤ素子２０は、蛍光部１１１に含まれる蛍光体を励起する励起光としてレーザ光を発振するものである。ＬＤ素子２０が発するレーザ光のピーク波長は、３２０ｎｍ〜５３０ｎｍの範囲が好ましく、４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲がより好ましい。このようなＬＤ素子２０としては、窒化物半導体を用いたものが挙げられる。ＬＤ素子２０としては、基体１０に実装する前に特性Ｘを検査しているものを用いることが好ましい。これにより、基体１０に実装する前に特性Ｘを検査していないものを用いる場合と比較して、ＬＤ素子２０の歩留まりを向上させることができる。
本実施形態では第１枠部１２の内側に配置されるすべてのＬＤ素子２０が、直列に接続されている。これにより各ＬＤ素子２０に流れる電流を一定にすることができるため、各ＬＤ素子２０の発光強度のばらつきを低減しやすくなる。なお、一部のＬＤ素子２０を直列に接続し、残りのＬＤ素子２０を直列に接続することにより、直列に接続された２つの以上のＬＤ素子群としてもよい。
サブマウント５０としては、基体１０の熱膨張率とＬＤ素子２０の熱膨張率との間の熱膨張率を有するものを用いることが好ましい。これにより、ＬＤ素子２０の剥がれや、サブマウント５０の剥がれを抑制することができる。ＬＤ素子２０として窒化物半導体を含む材料を用いる場合は、サブマウント５０として、例えば、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素を用いる。ここでは第２以降のサブマウント５０ｂ〜５０ｆは第１サブマウント５０ａと同様の構成としているが、異なる構成としてもよい。
サブマウント５０は以下の方法により基体１０に固定されている。まず、第１サブマウント５０ａに第１ＬＤ素子２０ａが載置された第１レーザ装置及び第２サブマウント５０ｂに第２ＬＤ素子２０ｂが載置された第２レーザ装置のそれぞれを、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子と有機溶剤とを含む接合材料を介して、基体１０の上面に載置する。このとき、第１レーザ装置を第１配線１１ａに載置し、第２レーザ装置を第２配線１１ｂに載置する。次に、接合材料を加熱することにより、第１レーザ装置及び第２レーザ装置を一括して基体１０に接合する。このとき、各レーザ装置の高さのばらつき等の理由からすべてのレーザ装置を均等に加圧しにくいため、押圧せずに第１レーザ装置及び第２レーザ装置を基体１０に接合している。この方法は、接合材料に過度に熱をかけることなく一括して複数のレーザ装置を基体１０に固定することができるため、複数のレーザ装置を固定する方法としては適しているが、実装状態にばらつきが生じる可能性がある。例えば、レーザ装置と基体との間に隙間ができると、ＬＤ素子２０で生じる熱を発散しにくくなるため、ＬＤ素子２０が劣化しやすくなる可能性がある。本実施形態の製造方法によれば、レーザ装置を実装した状態で検査することができるため、レーザ装置の実装状態も加味して各ＬＤ素子２０の特性を評価することができ、発光装置の初期不良を検知しやすくなる。
第１サブマウント５０ａ及び基体１０、並びに第２サブマウント５０ｂ及び基体１０は、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子により接合されている。ここでは、金サブミクロン粒子により接合されている。ここで、金属ナノ粒子とは、平均粒径が１ｎｍ〜１００ｎｍである金属粒子のことをいい、金属サブミクロン粒子とは、平均粒径が１０１ｎｍ〜１μｍである金属粒子のことをいう。平均粒径は、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により撮影した投影写真を用いて、無造作に１００個の金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子の投影面積円相当径を計測し、その平均値から算出することができる。
サブマウント５０には、ＬＤ素子２０の破壊を防ぐために、ツェナーダイオードなどの保護素子７０を設けてもよい。保護素子７０はＬＤ素子２０とワイヤにより電気的に接続されている。
第２配線１１ｂと第２サブマウント５０ｂとはワイヤ８２（以下では、直列接続に用いられるワイヤを「ワイヤ８１」といい、それ以外のワイヤを「ワイヤ８２」という。）により接続されている。これにより、第１ＬＤ素子２０ａ及び第２ＬＤ素子２０ｂを個別駆動させることで、例えば、第１ＬＤ素子２０ａ及び第２ＬＤ素子２０ｂの特性Ｘをそれぞれ個別に測定することができる。
第２サブマウント５０ｂと第２配線１１ｂとは、複数のワイヤ８２により接続されている。ワイヤ８１の数はワイヤ８２の数よりも多いことが好ましく、ワイヤ８２の長さはワイヤ８１の長さよりも短いことが好ましい。例えば、一つのワイヤ８２の長さは、一つのワイヤ８１の長さより短いことが好ましい。ワイヤ８２は、実際の発光装置の駆動においては使用されない可能性が高いため、第１測定工程及び第２測定工程で電流を流すことができれば良いためである。第３以降のサブマウント５０と第３以降の配線１１ｃ〜１１ｇとを接続しているワイヤ８２についても同様である。
光反射部４０は、基体１０の上面側に、配線１１を介して配置されている。光反射部４０は、ＬＤ素子２０からの光を上方に向けて反射する。光反射部４０としては、表面の少なくとも一部が誘電体多層膜等の反射膜により構成されるミラー等を用いることができる。図３及び図４に示すように、１つのＬＤ素子２０に対して１つの光反射部４０が設けられる。
本実施形態では、図７に示すような発光装置２００Ｂの状態で第１測定工程を行う。つまり、基体１０に蓋体３０を固定することにより、第１ＬＤ素子２０ａ及び第２ＬＤ素子２０ｂが配置される空間（以下「空間Ｓ」という。）を気密空間とした発光装置２００Ｂを準備している。なお、蓋体３０を固定する前の発光装置２００Ａを準備して、第１測定工程を行ってもよい。発光装置２００Ｂは、空間Ｓよりも外側において、第１配線１１ａの一部、第２配線１１ｂの一部、及び第３配線１１ｃの一部が基体１０の上面に露出している。窒化物半導体を含むＬＤ素子２０は、ＬＤ素子２０の出射端面においてエネルギー密度が高くなりやすく、ＬＤ素子２０の出射端面に有機物等の集塵が生じやすい。空間Ｓを気密空間とすることにより、ＬＤ素子２０の出射端面への集塵を抑制しやすくなる。
蓋体３０は、支持部３１と、支持部３１の下面で支持された第１透光部３３と、支持部３１と第１透光部３３とを接着する接着剤３２と、を含む。支持部３１は溶接等により第１枠部１２に接続されている。支持部３１において、ＬＤ光が通過する部分は貫通している。そして、支持部３１の貫通している部分を塞ぐように第１透光部３３が固定されている。支持部３１を構成する材料としては、主成分としてＦｅを含む材料により構成されることが好ましい。支持部３１としては、このほかに、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇの単体または合金などがあげられる。第１透光部３３を構成する材料としては、ガラス又はサファイア等が挙げられる。第１透光部３３の厚みは、例えば、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることができる。
なお、本実施形態では、基体１０と、第１枠部１２と、蓋体３０とにより空間Ｓを構成しているが、板状の基体と下方に凹部が設けられた蓋体３０とにより空間Ｓを構成してもよい。つまり、凹部の内側に複数のＬＤ素子が配置されるように基体の上面に蓋体を配置してもよい。
（第１測定工程）
次に、第１配線１１ａと第２配線１１ｂを介して第１ＬＤ素子２０ａに電流を流して、第１ＬＤ素子２０ａの特性Ｘを測定し、第２配線１１ｂと第３配線１１ｃを介して第２ＬＤ素子２０ｂに電流を流して、第２ＬＤ素子２０ｂの特性Ｘを測定する。ここで、第１ＬＤ素子２０ａと第２ＬＤ素子２０ｂとは同じ特性Ｘを測定する。第１測定工程では、比較的短い時間、実際に発光装置として駆動する際の電流値よりも高い電流を流す。第３以降のＬＤ素子２０ｃ〜２０ｆについても同様に電流を流して特性Ｘを測定する。
各ＬＤ素子２０の特性Ｘの測定方法を図５を参照しながら説明する。第１ＬＤ素子２０ａの特性Ｘの測定は、第１枠部１２の外側における第１配線１１ａ及び第１枠部１２の外側における第２配線１１ｂに電流を流すことにより行う。このとき、第１配線１１ａからの電流は、配線部、ワイヤ８１、第１サブマウント５０ａに設けられた導電層６０、第１ＬＤ素子２０ａ、ワイヤ８１、第２サブマウント５０ｂに設けられた導電層６０、ワイヤ８２、第２配線１１ｂの順で通って流れる。これにより、第１ＬＤ素子２０ａのみが発光する。この工程では、例えば、４秒間で０Ａ〜４Ａまで徐々に電流値を上げ、その間ずっと特性Ｘを測定することにより行う。次に、第２ＬＤ素子２０ｂの特性Ｘを測定する。第２ＬＤ素子２０ｂの特性Ｘの測定は、２配線１１ｂ及び第３配線１１ｃに電流を流して同様の方法により行う。第３以降のＬＤ素子２０についても同様の方法により行う。
電気的特性とは例えばＶｆであり、光学特性とは例えばＬＤ素子２０のファーフィールドパターン（Ｆａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ、以下「ＦＦＰ」という。）、波長、及び出力の少なくともいずれか１つである。この工程においては、少なくともＶｆを測定することが好ましく、少なくともＶｆ及びＦＦＰを測定することがさらに好ましい。直列に接続されている複数のＬＤ素子をまとめて発光して測定すると各ＬＤ素子２０の特性を確認できないが、本実施形態のように個別に測定することで個々のＬＤ素子２０の特性を確認できるため、各ＬＤ素子を評価しやすくなる。
第１測定工程においては、ＬＤ素子２０への集塵等を考慮して発光装置２００Ｂを用いることが好ましい。なお、第１測定工程において発光装置２００Ａを用いる場合は、第１測定工程と一定以上の時間電流を流す工程との間で、基体に蓋体を固定して発光装置２００Ｂとする。
（一定以上の時間電流を流す工程）
次に、各ＬＤ素子２０に一定以上の時間電流を流す。ここでは、基体１０に実装されたすべてのＬＤ素子２０に所定時間閾値電流よりも大きな電流を流す。このように、一定以上の時間ある程度高い電流を流すことにより、ＬＤ素子２０の経時変化を比較的短い時間で検査しやすくなる。電流を流す時間は、流す電流値によって変えることができる。例えば、１時間以上２０時間以下であることが好ましく、５時間以上１５時間以下であることがさらに好ましい。前述の下限値以上の時間電流を流すことにより、ＬＤ素子の初期不良を検知しやすくなり、前述の上限値以下の時間電流を流すことによりＬＤ素子の劣化を低減することができる。例えば、発光装置が配置される空間の温度を２０℃にした状態で１４Ａのパルス電流を９．５時間程度流す。
ここでは、第１ＬＤ素子２０ａ及び第２ＬＤ素子２０ｂに直列に電流を流している。つまり、ワイヤ８１を用いてすべてのＬＤ素子２０に電流を流している。これにより、複数のＬＤ素子２０にまとめて電流を流すことができるため、１つ１つのＬＤ素子２０に電流を流す場合に比べて、短い時間ですべてのＬＤ素子２０の経時変化を確認することができる。なお、この工程において、サブマウント５０と配線１１とに接続されたワイヤ８２を用いて、各ＬＤ素子２０に個別に電流を流すこともできる。
（第２測定工程）
次に、第１測定の測定と同様に各ＬＤ素子２０の特性Ｘを測定する。具体的には、第１配線１１ａと第２配線１１ｂを介して第１ＬＤ素子２０ａに電流を流して、第１ＬＤ素子２０ａの特性Ｘを測定し、第２配線１１ｂと第３配線１１ｃを介して第２ＬＤ素子２０ｂに電流を流して、第２ＬＤ素子２０ｂの特性Ｘを測定する。
（半導体レーザ素子を評価する工程）
次に、第１測定で得た特性Ｘと第２測定で得た特性Ｘとに基づいて、各ＬＤ素子２０のそれぞれを評価する。具体的には、第１測定工程で得た第１ＬＤ素子２０ａの特性Ｘおよび第２測定工程で得た第１ＬＤ素子２０ａの特性Ｘ、並びに、第１測定工程で得た第２ＬＤ素子２０ｂの特性Ｘ及び第２測定工程で得た第２ＬＤ素子２０ｂの特性Ｘに基づいて、各ＬＤ素子２０を評価する。
例えば、ＬＤ素子２０と配線１１とに接合不良がある場合は、第２測定工程で得たＶｆが第１測定工程で得たＶｆよりも低くなる。これは、接合不良により、ＬＤ素子２０で生じる熱を基体１０に発散させにくくなり、ＬＤ素子２０が高温になりやすくなるために生じると考えられる。この状態で実際に駆動すると、電流が増加してさらにＬＤ素子２０の発熱量が多くなり、ＬＤ素子２０の劣化が早くなる。このため、第２測定で得られるＶｆが過度に低くなっている場合は不良と判定する。例えば、Ｖｆが３．６以下又は４．１以上である場合は不良と判定する。また、ＬＤ素子２０として窒化物半導体を用いるときに空間Ｓが十分に気密封止されていない場合は、一定以上の時間電流を流す工程でＬＤ素子２０に集塵することにより、第１測定で得られるＦＦＰと第２測定で得られるＦＦＰとが異なる場合がある。例えば、第２測定で得られるＦＦＰのピークが第１測定で得られるＦＦＰのピークとずれる。また、出力を測定している場合は、例えば、出力が２．２Ｗ以下又は２．７５Ｗ以上である場合は不良と判定する。さらに、波長を測定している場合においてＬＤ素子２０の所望のピーク波長が４５０ｎｍである場合は、４４５ｎｍ以下の場合又は４５５ｎｍ以上である場合に不良と判定する。これらの場合は実際に発光装置を駆動すると光学特性が変わる可能性があるため、不良と判定する。
本実施形態では、特性Ｘは、第１測定工程及び第２測定工程それぞれで測定されている。しかし、ＬＤ素子２０の不良を判定するために用いられる、第２測定工程における特性Ｘの測定値と比較するための特性Ｘの基準値があらかじめわかっている場合、第１測定工程を行わなくてもよい。つまり、特性Ｘの基準値と、第２測定工程における特性Ｘの測定値とを比較することで、ＬＤ素子２０の不良を判定することができる。
また、ＬＤ素子２０の不良を判定するために用いられる、第１測定工程における特性Ｘの測定値と比較するための特性Ｘの基準値があらかじめわかっている場合、一定以上の時間電気を流す工程及び第２測定工程を行わなくてもよい。つまり、第１測定工程における特性Ｘが、経時変化を確認しなくても評価できる場合、一定以上の時間電気を流す工程及び第２測定工程を行わなくてもよい。この場合、特性Ｘの基準値と、第１測定工程における特性Ｘの測定値とを比較することで、ＬＤ素子２０の不良を判定することができる。
ここでは、得られる特性のばらつきによって複数のランクに分類している。これにより、ＬＤ素子２０の特性の均一化を図ることができる。例えば、ＬＤ素子２０のＶｆを予めランク付けして分類している。そして、特定ランク以外のランクのＬＤ素子２０を備える発光装置を不良と判断している。なお、ランク付けせずに良否のみを判定してもよい。
（第２透光部９０及びカバー１００を固定する工程）
次に、蓋体３０の上面に、支持部３１の貫通している部分を上側で塞ぐように第２透光部９０を設ける。第２透光部９０は、レンズとしての機能を有し、各ＬＤ素子２０からのレーザ光が蛍光部１１１の下面に照射されるように各ＬＤ素子２０からのレーザ光を屈折させる。第２透光部９０を構成する材料としては、ＢＫ７等の光学ガラス、又は透過性の樹脂等が挙げられる。第２透光部９０の厚みは、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。
次に、第２枠部１３の上面に、開口部が設けられたカバー１００を固定する。カバー１００には、カバー１００の開口部を塞ぐように光学部品１１０が設けられている。そして、光学部品１１０からの光を遮光するように光学部品１１０の側面とカバー１００との間に第２遮光部１２０が設けられている。カバー１００は下方に向かって広がる側部を有している。これにより、放熱に寄与する体積が増えるので光学部品１１０で生じた熱を効率よく放散させることができる。
光学部品１１０は、蛍光部１１１と、蛍光部１１１の側面に設けられた第１遮光部１１２と、蛍光部１１１の下面に設けられた誘電体多層膜１１３と、誘電体多層膜１１３の下面に設けられた熱伝導部１１４と、熱伝導部１１４の下面に設けられた反射防止フィルタ１１５と、を備える。蛍光部１１１の直下に、蛍光を反射する誘電体多層膜１１３を介して熱伝導部１１４を配置することにより、蛍光部１１１で生じる熱を発散させながら蛍光を取り出しやすくすることができる。蛍光部１１１は蛍光体を含み、例えば、ＹＡＧ蛍光体、ＬＡＧ蛍光体、Ｃａ−αサイアロン蛍光体の少なくとも１種を含むものを用いることができる。第１遮光部としては、アルミナ等の遮光性のセラミックスを用いることができる。熱伝導部１１４としては、例えばサファイア、ＳｉＣ等を用いることができる。
上面視において、光学部品１１０を取り囲むように第２遮光部１２０が配置されている。第２遮光部１２０は、図２に示すように、熱伝導部１１４の側面の全体を覆うように設けられることが好ましい。これにより熱伝導部１１４から光が側方に抜けることを抑制することができる。第２遮光部１２０としては、例えば、酸化チタン等の光散乱粒子が添加された樹脂を用いることができる。
本実施形態では、第１測定工程及び第２測定工程において光学特性を測定しているため、第２測定工程の後に第２透光部９０及びカバー１００を蓋体３０及び基体１０に固定している。これにより、各ＬＤ素子２０の特性Ｘを正確に評価しやすい。また、評価を行った後にカバー１００等を固定することにより、カバー１００等の部材が無駄になることを抑制できる。なお、第１測定工程及び第２測定工程において電気的特性のみを測定する場合は、第１測定工程の前に本工程を行ってもよい。つまり発光装置を準備する工程において発光装置２００Ｃを準備し、第１測定工程を行っても良い。
第２測定工程よりも後に、一定以上の電流をワイヤ８２に流すことによりワイヤ８２を破断してもよい。直列に電流を流す場合は第１配線に外部端子を接続するが、外部端子の位置ずれ等により第１配線及び第２配線に外部端子が接続されると、第１ＬＤ素子及び第２ＬＤ素子に均等に電流が流れなくなるため、直列に接続されたすべてのＬＤ素子が均等に発光しにくくなる可能性がある。これに対して、ワイヤ８２を破断することにより、第２配線に外部端子が意図せずに接続されても、第２ＬＤ素子に電流が流れることがないため、均一に電流を流しやすい。例えば、ワイヤ８２としてＡｕからなる直径６０μｍのものを用いる場合には、１本のワイヤ８２に対して７．８Ａ程度の電流を流すことによりワイヤ８２を破断することができる。
実施形態に記載の発光装置は、車両用灯具等に用いることができる。
１０…基体
１１…配線
１２…第１枠部
１３…第２枠部
２０…半導体レーザ素子
３０…蓋体
３１…支持部
３２…接着剤
３３…第１透光部
４０…光反射部
５０…サブマウント
６０…導電層
７０…保護素子
８１、８２…ワイヤ
９０…第２透光部
１００…カバー
１１０…光学部品
１１１…蛍光部
１１２…第１遮光部
１１３…誘電体多層膜
１１４…熱伝導部
１１５…反射防止フィルタ
１２０…第２遮光部
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ…発光装置

Claims (12)

  1. 第１配線、第２配線及び第３配線を有する基体と、前記基体の上面側に前記第１配線及び前記第２配線に電気的に接続された第１半導体レーザ素子と、前記基体の上面側に前記第２配線及び前記第３配線に電気的に接続された第２半導体レーザ素子と、を備え、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子が直列に接続された発光装置を準備する工程と、
    前記第１配線と前記第２配線を介して前記第１半導体レーザ素子に電流を流して、前記第１半導体レーザ素子の電気的特性及び光学特性の少なくとも一方を含む特性を測定し、前記第２配線と前記第３配線を介して前記第２半導体レーザ素子に電流を流して、前記第２半導体レーザ素子の前記特性を測定する第１測定工程と、
    前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子に一定以上の時間電流を流す工程と、
    前記第１配線と前記第２配線を介して前記第１半導体レーザ素子に電流を流して、前記第１半導体レーザ素子の前記特性を測定し、前記第２配線と前記第３配線を介して前記第２半導体レーザ素子に電流を流して、前記第２半導体レーザ素子の前記特性を測定する第２測定工程と、
    前記第１測定工程で得た第１半導体レーザ素子の前記特性及び前記第２測定工程で得た第１半導体レーザ素子の前記特性、並びに、前記第１測定工程で得た第２半導体レーザ素子の前記特性及び第２測定工程で得た第２半導体レーザ素子の前記特性に基づいて、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子それぞれを評価する工程と、をこの順に備える発光装置の製造方法。
  2. 第１配線、第２配線及び第３配線を有する基体と、前記基体の上面側に前記第１配線及び前記第２配線に電気的に接続された第１半導体レーザ素子と、前記基体の上面側に前記第２配線及び前記第３配線に電気的に接続された第２半導体レーザ素子と、を備え、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子が直列に接続された発光装置を準備する工程と、
    前記第１配線と前記第２配線を介して前記第１半導体レーザ素子に電流を流して、前記第１半導体レーザ素子の電気的特性及び光学特性の少なくとも一方を含む特性を測定し、前記第２配線と前記第３配線を介して前記第２半導体レーザ素子に電流を流して、前記第２半導体レーザ素子の前記特性を測定する第１測定工程と、
    前記第１測定工程で得た第１半導体レーザ素子の前記特性及び前記第１測定工程で得た第２半導体レーザ素子の前記特性に基づいて、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子それぞれを評価する工程と、をこの順に備える発光装置の製造方法。
  3. 前記第１測定工程において、前記電気的特性として順方向電圧を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置の製造方法。
  4. 前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子はそれぞれ窒化物半導体を含み、
    前記発光装置を準備する工程と前記第１測定工程との間において、蓋体を前記基体に固定することにより、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子が配置される空間を気密空間とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。
  5. 前記第１測定工程において、前記光学特性としてファーフィールドパターンを測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の発光装置の製造方法。
  6. 前記一定以上の時間電流を流す工程において、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子に直列に電流を流すことを特徴とする請求項１又は請求項１を引用する請求項３〜５のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
  7. 前記発光装置を準備する工程において、
    第１サブマウントに前記第１半導体レーザ素子が載置された第１レーザ装置及び第２サブマウントに前記第２半導体レーザ素子が載置された第２レーザ装置のそれぞれを、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子と有機溶剤とを含む接合材料を介して、前記基体の上面に載置し、
    前記第１レーザ装置及び前記第２レーザ装置を押圧せずに、前記接合材料を加熱することにより、前記第１レーザ装置及び前記第２レーザ装置を一括して基体に接合することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
  8. 前記発光装置は、前記第２半導体レーザ素子と前記第２配線との間に配置された第２サブマウントをさらに有し、
    前記第２配線と前記第２サブマウントとがワイヤで接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光装置の製造方法。
  9. 第１配線、第２配線及び第３配線を有する基体と、
    前記基体の上面側に前記第１配線及び前記第２配線に電気的に接続された第１半導体レーザ素子と、前記基体の上面側に前記第２配線及び前記第３配線に電気的に接続された第２半導体レーザ素子と、
    前記基体と組み合わせて構成される空間内に、前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子が配置されるように、前記基体に固定された蓋体と、を備え、
    前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子は、直列に接続されており、
    前記第１配線の一部、前記第２配線の一部、及び前記第３配線の一部は、前記基体と蓋体とにより構成される空間よりも外側において、前記基体の上面に露出していることを特徴とする発光装置。
  10. 前記第１半導体レーザ素子及び前記第２半導体レーザ素子はそれぞれ窒化物半導体を含み、
    前記基体と蓋体とにより構成される空間は気密空間であることを特徴とする請求項９に記載の発光装置。
  11. 前記発光装置は、前記第２半導体レーザ素子と前記第２配線との間に配置された第２サブマウントをさらに有し、
    前記第２配線と前記第２サブマウントとがワイヤで接続されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の発光装置。
  12. 前記第１半導体レーザ素子は第１サブマウントを介して前記基体の上面側に配置されており、前記第２半導体レーザ素子は第２サブマウントを介して前記基体の上面側に配置されており、前記第１サブマウント及び前記基体、並びに前記第２サブマウント及び前記基体は、それぞれ金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子により接合されていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の発光装置。
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