JP2019067842A - 光源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1Aは実施形態1に係る光源装置の模式的平面図であり、図1Bは図1A中の1B−1B断面を示す図である。図2Aは実施形態1に係る透光性部材の模式的平面図であり、図2Bは図2A中の2B−2B断面を示す図である。図1Aでは、点線により、半導体レーザ素子22と波長変換部材24を透過的に示している。図1Aから図2Bに示すように、実施形態1に係る光源装置1は、基体12と、基体12上に配置され、複数の貫通孔Xを備えた透光性部材20と、複数の貫通孔Xの一つに配置される半導体レーザ素子22と、複数の貫通孔Xのうち半導体レーザ素子22が配置される貫通孔Xとは異なる貫通孔X内に配置され、半導体レーザ素子22からの光が照射されることにより蛍光を発する波長変換部材24と、透光性部材20上に配置され、複数の貫通孔Xのうち少なくとも半導体レーザ素子22が配置される貫通孔Xと波長変換部材24が配置される貫通孔Xとを気密封止する蓋体26と、を有する光源装置である。以下、詳細に説明する。
基体12は半導体レーザ素子22を直接又はサブマウント等を介して載置する部材である。基体12の材料は窒化アルミニウム、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、LTCC等のセラミック材料や、樹脂材料、シリコン等の単結晶、絶縁層を備えた金属材料などである。基体12の平面形状は矩形、円形、三角形や六角形等の多角形などである。
基体12上には半導体レーザ素子22に給電する第1導体配線14と第2導体配線16が配置されていてもよい。第1導体配線14と第2導体配線16は半導体レーザ素子22の第1電極22bと第2電極22cとにそれぞれ電気的に接続される。第1導体配線14や第2導体配線16の材料はCu、Al、Ag、Au又はこれらの金属を主成分とする合金などである。
基体12下には第1外部電極30と第2外部電極32が配置されていてもよい。第1外部電極30と第2外部電極32は基体12に形成されたビア18を介して、基体12上の第1導体配線14と第2導体配線16にそれぞれ電気的に接続される。第1外部電極30と第2外部電極32の材料はCu、Al、Ag、Auなどである。
透光性部材20は基体12上に配置されている。
半導体レーザ素子22は基体12上に配置される。半導体レーザ素子22は基体12(あるいは第1導体配線14や第2導体配線16)の上面に直接的に配置されていてもよいし、サブマウントなどの他の部材を介して配置されていてもよい。直接的に配置する場合には光源装置1の高さを低くして、光源装置1の小型化を図ることができる。他方、他の部材を介して配置する場合には、半導体レーザ素子22の光出射面を基体12の上面から離すことができる。この結果、半導体レーザ素子22から出射されたレーザ光が基体12の上面に当たるのを抑制し、レーザ光を波長変換部材24に照射しやすくすることができる。サブマウントの材料には窒化アルミニウムや炭化珪素などを用いることができる。
波長変換部材24は、複数の貫通孔Xのうち半導体レーザ素子22が配置される貫通孔Xとは異なる貫通孔X内に配置される。これにより、空気中の水分が波長変換部材24に取り込まれる虞を抑制して、波長変換部材24の水分による劣化を効果的に防止することができる。また、波長変換部材24の材料が塵となり、半導体レーザ素子22に付着することを抑制して、半導体レーザ素子22に対する光集塵を防止することができる。
蓋体26は、透光性部材20上に配置され、複数の貫通孔Xのうち少なくとも半導体レーザ素子22が配置される貫通孔Xと波長変換部材24が配置される貫通孔Xとを気密封止する部材である。蓋体26が貫通孔Xを気密封止することにより、貫通孔X内に空気中の水分や塵などが侵入や混入などすることを抑制することができる。蓋体26は、透光性部材20の上面に、直接的に配置されていてもよいし、後述する反射膜28などの他の部材を介して配置されていてもよい。蓋体26の材料は窒化アルミニウム、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、LTCC等のセラミック材料や、樹脂材料、シリコン等の単結晶、絶縁層を備えた金属材料などである。
基体12と透光性部材20との間や、透光性部材20と蓋体26との間には、半導体レーザ素子22からの光及び蛍光の少なくとも一方を反射する反射膜28が配置されていることが好ましい。このようにすれば光源装置1から効率よく側方へ光を取り出すことができる。反射膜28の材料にはAlやAg又はこれらの金属を主成分とする合金などを含むことが好ましい。反射膜28は、基体12と透光性部材20とを接合する役割や、透光性部材20と蓋体26とを接合する役割を兼ねていることが好ましい。この接合部分としては、AuやAu−Snを含むことが好ましい。反射膜28の積層構造としては、例えば、基体12から透光性部材20に向かって、または蓋体26から透光性部材20に向かって、Ti/Pt/Au−Sn/Pt/Alの順に積層した構造などが挙げられる。
図3Aから図6Aは、実施形態1に係る光源装置の製造方法を説明する模式的平面図である。また、図3Bから図6Bは、図3Aから図6A中の3B−3B断面、4B−4B断面、5B−5B断面、及び6B−6B断面をそれぞれ示す図である。以下、これらの図を参照しつつ、実施形態1に係る光源装置1の製造方法について説明する。
図7Aは実施形態2に係る光源装置の模式的平面図であり、図7Bは図7A中の7B−7B断面を示す図である。図7A、図7Bに示すように、実施形態2に係る光源装置2は、蓋体26の上面に第1外部電極30と第2外部電極32が配置され、蓋体26の下面に第1導体配線14と第2導体配線16が配置され、第1外部電極30と第2外部電極32が、第1導体配線14と第2導体配線16とに、蓋体26に形成されたビア18を介してそれぞれ電気的に接続されている点、及び半導体レーザ素子22がサブマウント34を介して基体12に配置されている点で、実施形態1に係る光源装置1と相違し、その他の点で一致する。半導体レーザ素子22の第1電極22bは、接合部材23を介して第1導体配線14に電気的に接続されている。また、半導体レーザ素子22の第2電極22cはサブマウント34内に設けられた内部配線を介して、第2導体配線16に電気的に接続されている。サブマウント34と第2導体配線16との間には、スペーサ38が設けられていてもよい。実施形態2に係る光源装置2によっても、実施形態1に係る光源装置1と同様に、蓋体26により気密封止された透光性部材20の貫通孔X内に波長変換部材24が配置されるため、波長変換部材24の水分による劣化が防止された光源装置を提供することができる。
実施形態2に係る光源装置2の製造方法は、基体12を準備する工程において、第1外部電極30、第2外部電極32、第1導体配線14、及び第2導体配線16が配置されていない基体12を用い、透光性部材20と蓋体26を接合する工程において、第1外部電極30、第2外部電極32、第1導体配線14、及び第2導体配線16が配置されている蓋体26を用いる点で実施形態1に係る光源装置1の製造方法と相違し、その他の点で一致する。実施形態2に係る光源装置2の製造方法によっても、実施形態1に係る光源装置1の製造方法と同様に、波長変換部材24の水分による劣化が防止された光源装置2を実現し得る。
図8Aは実施形態3に係る光源装置の模式的平面図であり、図8Bは図8A中の8B−8B断面を示す図である。図8A、図8Bに示すように、実施形態3に係る光源装置3は、基体12上に第1導体配線14が配置され、基体12下に第1外部電極30が配置され、これら第1外部電極30と第1導体配線14が基体12に形成されたビア18を介して電気的に接続されているとともに、蓋体26上に第2外部電極32が配置され、蓋体26下に第2導体配線16が配置され、これら第2外部電極32と第2導体配線16が蓋体26に形成されたビア18を介して電気的に接続されている点で、実施形態1に係る光源装置1と相違し、その他の点で一致する。実施形態3に係る光源装置3によっても、実施形態1に係る光源装置1と同様に、蓋体26により気密封止された透光性部材20の貫通孔X内に波長変換部材24が配置されるため、波長変換部材24の水分による劣化が防止された光源装置を提供することができる。
実施形態3に係る光源装置3の製造方法は、透光性部材20と蓋体26を接合する工程において、第2外部電極32と第2導体配線16が配置されている蓋体26を用いる点で実施形態1に係る光源装置1の製造方法と相違し、その他の点で一致する。実施形態3に係る光源装置3の製造方法によっても、実施形態1に係る光源装置1の製造方法と同様に、波長変換部材24の水分による劣化が防止された光源装置3を実現し得る。
12 基体
14 第1導体配線
16 第2導体配線
18 ビア
20 透光性部材
22 半導体レーザ素子
22a 半導体層
22b 第1電極
22c 第2電極
23 接合部材
24 波長変換部材
26 蓋体
28 反射膜
30 第1外部電極
32 第2外部電極
34 サブマウント
36 保護素子
38 スペーサ
X 貫通孔
Claims (5)
- 基体と、
前記基体上に配置され、複数の貫通孔を備えた透光性部材と、
前記複数の貫通孔の一つに配置される半導体レーザ素子と、
前記複数の貫通孔のうち前記半導体レーザ素子が配置される貫通孔とは異なる貫通孔内に配置され、前記半導体レーザ素子からの光が照射されることにより蛍光を発する波長変換部材と、
前記透光性部材上に配置され、前記複数の貫通孔のうち少なくとも前記半導体レーザ素子が配置される貫通孔と前記波長変換部材が配置される貫通孔とを気密封止する蓋体と、を有する光源装置。 - 前記基体と前記透光性部材との間に、前記基体と前記透光性部材とを接合し、前記半導体レーザ素子からの光及び前記蛍光の少なくとも一方を反射する反射膜を有する請求項1に記載の光源装置。
- 前記透光性部材と前記蓋部との間に、前記透光性部材と前記蓋部とを接合し、前記半導体レーザ素子からの光及び前記蛍光の少なくとも一方を反射する反射膜を有する請求項1または2に記載の光源装置。
- 前記透光性部材はガラスである請求項1から3のいずれか1項に記載の光源装置。
- 前記波長変換部材は潮解性の蛍光体を有する請求項1から4のいずれか1項に記載の光源装置。
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