JP2019134019A - 発光装置 - Google Patents

発光装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2019134019A
JP2019134019A JP2018013739A JP2018013739A JP2019134019A JP 2019134019 A JP2019134019 A JP 2019134019A JP 2018013739 A JP2018013739 A JP 2018013739A JP 2018013739 A JP2018013739 A JP 2018013739A JP 2019134019 A JP2019134019 A JP 2019134019A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light emitting
emitting device
layer
mirror layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2018013739A
Other languages
English (en)
Inventor
理光 望月
Masamitsu Mochizuki
理光 望月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2018013739A priority Critical patent/JP2019134019A/ja
Priority to US16/260,809 priority patent/US10741994B2/en
Publication of JP2019134019A publication Critical patent/JP2019134019A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
    • H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/0091—Reflectors for light sources using total internal reflection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/645—Heat extraction or cooling elements the elements being electrically controlled, e.g. Peltier elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
    • H01S5/0234—Up-side down mountings, e.g. Flip-chip, epi-side down mountings or junction down mountings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
    • H01S5/02345—Wire-bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02438—Characterized by cooling of elements other than the laser chip, e.g. an optical element being part of an external cavity or a collimating lens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
    • H01S5/18347—Mesa comprising active layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18344—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
    • H01S5/18352—Mesa with inclined sidewall
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02476—Heat spreaders, i.e. improving heat flow between laser chip and heat dissipating elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]

Abstract

【課題】冷却の効率がよい発光装置を提供する。【解決手段】基板と、前記基板に設けられた第１ミラー層と、前記第１ミラー層の前記基板側とは反対側に設けられた活性層、および前記活性層の前記第１ミラー層側とは反対側に設けられた第２ミラー層を有する柱状部と、前記柱状部の側面に設けられ、前記第１ミラー層の熱伝導率および前記第２ミラー層の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する半絶縁性部材と、第１面において前記半絶縁性部材に接合され、前記活性層で生じた光が通過するサブマウントと、を有し、前記サブマウントの前記第１面と反対側の第２面は、前記活性層で生じた光の出射方向を向いている、発光装置。【選択図】図２

Description

本発明は、発光装置に関する。
近年、腕時計のように人体に装着するタイプのウェアラブル端末が普及している。例えば、特許文献１では、人体に光を照射する発光装置と、人体の内部で散乱した光の一部を反射光として受光するイメージセンサーと、を備え、血液中の特定成分などの生体情報を取得する生体センシング機器が記載されている。
特開２０１６−１１１２１１号公報
ここで、発光素子として用いられる垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Vertical
Cavity Surface Emitting Laser）などの発光素子は、実装基板に実装される。発光素子は、基板上に、第１ミラー層、活性層、および第２ミラー層を結晶成長させることで形成される。通常、発光素子を実装基板に実装する場合、発光素子の基板側を実装し、発光素子の基板とは反対側から光を出射させる。一方、発光素子の熱は、実装基板側から放出されるため、放熱性を重視する場合には、発光素子の基板とは反対側を実装基板に実装し（ジャンクションダウン実装）、光を発光素子の基板側に出射させる。
しかしながら、特許文献１に記載された生体センシング機器では、発光装置の光の出射方向側、すなわち製品の外側ではなく、製品の内側にセンサー等の部品が設けられている。そのため、特許文献１に記載された生体センシング機器では、センサー等の部品がある製品の内側に熱が放出され、冷却の効率が悪い。
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、冷却の効率がよい発光装置を提供することにある。
本発明に係る発光装置は、
基板と、
前記基板に設けられた第１ミラー層と、
前記第１ミラー層の前記基板側とは反対側に設けられた活性層、および前記活性層の前記第１ミラー層側とは反対側に設けられた第２ミラー層を有する柱状部と、
前記柱状部の側面に設けられ、前記第１ミラー層の熱伝導率および前記第２ミラー層の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する半絶縁性部材と、
第１面において前記半絶縁性部材に接合され、前記活性層で生じた光が通過するサブマウントと、
を有し、
前記サブマウントの前記第１面と反対側の第２面は、前記活性層で生じた光の出射方向を向いている。
このような発光装置では、活性層で生じた熱は、半絶縁性部材およびサブマウントを伝わり、第２面から放出され易い。したがって、このような発光装置では、光の出射方向と
同じ方向に熱を放出させることができ、例えば発光装置を含む製品の外側に向けて、熱を放出することができる。よって、このような発光装置では、冷却の効率がよい。
本発明に係る発光装置において、
前記第２面に設けられたペルチェ素子またはヒートシンクを有してもよい。
このような発光装置では、第２面を冷却することができる。
本発明に係る発光装置において、
前記サブマウントの材質は、シリコンであり、
前記活性層で生じた光の波長は、９４０ｎｍ以上であってもよい。
このような発光装置では、活性層で生じた光は、サブマウントに開口部が設けられていなくても、サブマウントにおいて吸収されにくく、サブマウントを透過することができる。したがって、このような発光装置では、サブマウントに開口部を設けなくてよく、容易にサブマウントを形成することができる。
本発明に係る発光装置において、
前記サブマウントには、前記活性層で生じた光が通過する開口部が設けられていてもよい。
このような発光装置では、開口部によって、活性層で生じた光は、サブマウントを通過することができる。
本発明に係る発光装置において、
前記開口部の面積は、前記第１面側から前記第２面側に向けて、大きくなってもよい。
このような発光装置では、例えば、開口部の断面積が矩形である場合に比べて、活性層で生じた光を遮光せずに、サブマウントの表面積を大きくすることができ、サブマウントの放熱性を高くすることができる。
本発明に係る発光装置において、
前記半絶縁性部材の材質は、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）であってもよい。
このような発光装置では、例えば半絶縁性部材の材質がＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、またはＡｌＧａＩｎＰである場合に比べて、半絶縁性部材の熱伝導率を高くすることができる。
本発明に係る発光装置において、
前記基板の前記第１ミラー層側とは反対側に設けられ、前記第１ミラー層、前記活性層、および前記第２ミラー層を有する発光素子を駆動させる回路基板を有してもよい。
このような発光装置では、活性層で生じた熱を、第２面から放出させることができるため、活性層で生じた熱が回路基板に伝わり難い。そのため、このような発光装置では、回路基板の信頼性を高くすることができる。
本発明に係る発光装置において、
前記サブマウントは、接合部材によって、前記回路基板に接合され、
前記接合部材は、
樹脂からなる突起部と、
前記突起部を覆う導電層と、
を有してもよい。
このような発光装置では、発光素子の高さおよびサブマウントの高さの自由度を高くすることができる。
本実施形態に係る発光装置を模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 本実施形態の第１変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態の第３変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。 本実施形態の第３変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。 本実施形態の第４変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る生体センシング機器を模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る生体センシング機器を模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る生体センシング機器の機能ブロック図。 本実施形態の変形例に係る生体センシング機器の機能ブロック図。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１． 発光装置
まず、本実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す断面斜視図である。図２は、本実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。なお、便宜上、図１では、配線４、電極６０，６２、回路基板７０の図示を省略している。また、図１では、冷却部９０を透視して図示している。また、図１および図２では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
発光装置１００は、図１および図２に示すように、例えば、発光素子１０２と、回路基板７０と、サブマウント８０と、冷却部９０と、を有している。
発光素子１０２は、例えば、基板１０と、第１ミラー層２０と、活性層３０と、第２ミラー層４０と、半絶縁性部材５０と、第１電極６０と、第２電極６２と、を有している。発光素子１０２は、例えば、ＶＣＳＥＬである。
基板１０は、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板である。
第１ミラー層２０は、基板１０に設けられている。図示の例では、第１ミラー層２０は、基板１０の−Ｚ軸方向側に設けられている。第１ミラー層２０は、高屈折率層、および
該高屈折率層よりも屈折率の小さい低屈折率層が、交互に積層された積層構造体を有している。第１ミラー層２０は、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）ミラーである。高屈折率層は、例えば、ｎ型のＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層である。低屈折率層は、例えば、ｎ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層である。高屈折率層と低屈折率層との積層数（ペア数）は、例えば、４０ペア以上８０ペア以下である。
活性層３０は、第１ミラー層２０の基板１０側とは反対側に設けられている。図示の例では、活性層３０は、第１ミラー層２０の−Ｚ軸方向側に設けられている。活性層３０は、第１ミラー層２０と第２ミラー層４０との間に設けられている。活性層３０は、例えば、ｉ型のＧａＩｎＰ層（ウェル層）と、ｉ型のＡｌＧａＩｎＰ層（バリア層）と、から構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有している。
活性層３０は、電流が注入されることで光を生じる。活性層３０で生じた光は、例えば、赤色光（例えば、６６０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光）である。
第２ミラー層４０は、活性層３０の第１ミラー層２０側とは反対側に設けられている。図示の例では、第２ミラー層４０は、活性層３０の−Ｚ軸方向側に設けられている。第２ミラー層４０は、高屈折率層、および該高屈折率層よりも屈折率の小さい低屈折率層が、交互に積層された積層構造体を有している。第２ミラー層４０は、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）ミラーである。高屈折率層は、例えば、第２導電型（例えばｐ型）のＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層である。低屈折率層は、例えば、ｐ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層である。高屈折率層と低屈折率層との積層数（ペア数）は、例えば、３０ペア以上５０ペア以下である。
第２ミラー層４０、活性層３０、および第１ミラー層２０の一部は、柱状部１０４を構成している。すなわち、柱状部１０４は、第２ミラー層４０、活性層３０、および第１ミラー層２０の一部を有している。図示の例では、柱状部１０４の側面１０５は、基板１０の第１ミラー層２０と接する面に対して傾斜している。
第２ミラー層４０、活性層３０、および第１ミラー層２０は、垂直共振器型のｐｉｎダイオードを構成している。電極６０，６２間にｐｉｎダイオードの順方向の電圧を印加すると、活性層３０において電子と正孔との再結合が起こり、光が生じる。活性層３０で生じた光は、第１ミラー層２０と第２ミラー層４０との間を往復し（多重反射し）、その際に誘導放出が起こって、強度が増幅される。そして、光利得が光損失を上回ると、レーザー発振が起こり、第２ミラー層４０側から−Ｚ軸方向に光Ｌ１が出射する。活性層３０で生じた光Ｌ１の出射方向は、−Ｚ軸方向である。第２ミラー層４０は、例えば、光Ｌ１を出射する光出射面４２を有している。
なお、図示はしないが、第２ミラー層４０を構成する層のうちの少なくとも１層を酸化することによって形成される電流狭窄層が設けられていてもよい。電流狭窄層は、電極６０，６２によって柱状部１０４に注入される電流が平面方向（第１ミラー層２０と活性層３０との積層方向と直交する方向）に広がることを抑制することができる。
半絶縁性部材５０は、柱状部１０４の側面１０５に設けられている。半絶縁性部材５０は、第１ミラー層２０と活性層３０との積層方向（以下、単に「積層方向」ともいう）からみて（図示の例ではＺ軸方向からみて）、柱状部１０４の周囲に設けられている。図示の例では、半絶縁性部材５０は、第１ミラー層２０に設けられている。半絶縁性部材５０は、柱状部１０４および第１ミラー層２０と格子整合していてもよい。半絶縁性部材５０は、例えば、活性層３０およびミラー層２０，４０と接している。
半絶縁性部材５０は、第１ミラー層２０の熱伝導率および第２ミラー層４０の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有している。ミラー層２０，４０は、導電性を確保するために不純物をドーピングしており、組成のことなる界面も多数存在している。そのため、半絶縁性部材５０の熱伝導率は、ミラー層２０，４０の熱伝導率よりも高い。半絶縁性部材５０は、シート抵抗が３０００（Ω／ｓｑ）以上の化合物半導体部材である。シート抵抗Ｒは、ρを試料の抵抗率、ｔを試料の厚さとすると、Ｒ＝ρ／ｔ（Ω／ｓｑ）で表される。シート抵抗は、例えば、市販されている接触式や非接触式の抵抗測定装置によって測定することができる。半絶縁性部材５０は、例えば、ｉ型の化合物半導体部材である。半絶縁性部材５０がｉ型の化合物半導体部材であることにより、例えば、ポリイミド等の樹脂と比較して、高い熱伝導率を有することができる。半絶縁性部材５０の材質は、例えば、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ（例えばＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ）、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどであり、好ましくはＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓであり、より好ましくはＧａＡｓである。なお、半絶縁性部材５０は、ミラー層２０，４０の熱伝導率より高い熱伝導率を有していれば、例えば、水素イオン（Ｈ＋）がドーピングされていてもよい。
第１電極６０は、基板１０に設けられている。図示の例では、第１電極６０は、基板１０の＋Ｚ軸方向側に設けられている。第１電極６０は、例えば、基板１０とオーミックコンタクトしている。第１電極６０は、基板１０を介して、第１ミラー層２０と電気的に接続されている。第１電極６０としては、例えば、基板１０側から、Ｃｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いる。第１電極６０は、活性層３０に電流を注入するための一方の電極である。
第２電極６２は、例えば、第２ミラー層４０および半絶縁性部材５０に設けられている。図示の例では、第２電極６２は、第２ミラー層４０および半絶縁性部材５０の−Ｚ軸方向側に設けられている。例えば、第２ミラー層４０は、コンタクト層を有し、第２電極６２は、コンタクト層とオーミックコンタクトしている。コンタクト層は、第２ミラー層４０の最も−Ｚ軸方向側に位置している。第２電極６２は、第２ミラー層４０と電気的に接続されている。第２電極６２としては、例えば、第２ミラー層４０側から、Ｃｒ層、Ｐｔ層、Ｔｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層の順序で積層したものを用いる。第２電極６２は、活性層３０に電流を注入するための他方の電極である。
回路基板７０は、基板１０の第１ミラー層２０側とは反対側に設けられている。図示の例では、回路基板７０は、発光素子１０２の＋Ｚ軸方向側に設けられている。発光素子１０２は、第１電極６０側を回路基板７０に向けて、回路基板７０に実装されている。発光素子１０２は、例えば、はんだ等によって、回路基板７０に接合されている。
回路基板７０は、例えば、第１電極６０と接続された第１パッド７２と、配線４と接続された第２パッド７４と、を有している。パッド７２，７４の材質は、例えば、金属である。回路基板７０は、発光素子１０２を駆動させる。回路基板７０は、例えば、発光素子１０２を駆動させるためのＩＣ（Integrated Circuit）チップを有している。
サブマウント８０は、接合部材２を介して、半絶縁性部材５０に接合されている。接合部材２は、導電性を有している。接合部材２は、例えば、はんだ（例えばＡｕＳｎ）などである。接合部材２には、はんだペーストが塗布されていてもよい。また、接合部材２として、銀ペースト（例えば、ナノサイズの銀の粒子を含むナノ銀ペースト）を用いてもよい。接合部材２は、光Ｌ１を遮光しないように設けられている。
図示の例では、サブマウント８０は、発光素子１０２の−Ｚ軸方向側に設けられている。サブマウント８０は、発光素子１０２を収容するような形状を有している。サブマウント８０の材質は、例えば、シリコンである。そのため、半導体プロセスを用いて、サブマ
ウント８０を形成することができる。
サブマウント８０には、配線４が設けられている。配線４は、回路基板７０と接合部材２とを接続している。配線４の材質は、例えば、銅、アルミニウムなどである。回路基板７０と第２電極６２とは、接合部材２および配線４を介して、電気的に接続されている。
サブマウント８０は、回路基板７０と対向して配置された底部８２と、底部８２に接続された側部８６と、を有している。底部８２は、半絶縁性部材５０と接合されている。底部８２は、第１面８３と、第１面８３と反対を向く第２面８４と、を有している。第２面８４は、光Ｌ１の出射方向を向いている。図示の例では、第２面８４は、−Ｚ軸方向を向いている。第２面８４は、光出射面４２と同じ方向を向いている。光出射面４２および第２面８４は、例えば、互いに平行である。サブマウント８０は、第１面８３において半絶縁性部材５０に接合されている。
底部８２には、光Ｌ１が通過する開口部８５が設けられている。そのため、光Ｌ１は、サブマウント８０を通過することができる。開口部８５は、底部８２をＺ軸方向に貫通している。図２に示す例では、開口部８５の断面形状（ＸＺ平面と平行な面における断面）は、矩形である。また、Ｚ軸方向からみて、開口部８５の形状は、例えば、矩形である。側部８６は、底部８２から＋Ｚ軸方向に延出している。側部８６は、配線４を介して、回路基板７０と接続されている。
冷却部９０は、サブマウント８０の第２面８４に設けられている。図示の例では、冷却部９０は、サブマウント８０の−Ｚ軸方向側に設けられている。冷却部９０は、例えば、銀やシリコンを含むグリスを介して、サブマウント８０に接着されていてもよい。さらに、冷却部９０は、例えば、銀やシリコンを含むグリスを介して、支持部材６に接着されていてもよい。
冷却部９０は、活性層３０で生じた熱（発光素子１０２の熱）を支持部材６に伝えることにより、第２面８４を冷却することができる。冷却部９０は、例えば、ペルチェ素子またはヒートシンクである。冷却部９０には、光Ｌ１が通過する開口部９２が設けられている。開口部９２は、冷却部９０をＺ軸方向に貫通している。
冷却部９０、サブマウント８０、配線４、および接合部材２は、活性層３０で生じた熱を、支持部材６に伝える伝熱部９５を構成している。すなわち、センサー部１０３０は、伝熱部９５を有し、伝熱部９５は、冷却部９０を有している。伝熱部９５は、発光素子１０２の第２ミラー層４０側と支持部材６とを接続している。図示の例では、伝熱部９５は、半絶縁性部材５０と支持部材６とを接続している。
発光装置１００は、支持部材６に支持されている。支持部材６の材質は、例えば、金属である。支持部材６には、開口部７が設けられている。図示の例では、開口部７は、支持部材６をＺ軸方向に貫通している。開口部７には、光Ｌ１を透過させる光透過部材８が設けられている。光透過部材８の材質は、例えば、ガラスである。光透過部材８の光Ｌ１の入射面および出射面には、図示しない反射防止膜（ＡＲ（Anti-Reflection）膜）が設けられていてもよい。
発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
発光装置１００は、柱状部１０４の側面１０５に設けられ、ミラー層２０，４０の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する半絶縁性部材５０と、第１面８３において半絶縁性部材５０に接合され、活性層３０で生じた光Ｌ１が通過するサブマウント８０と、を有し、サ
ブマウント８０の第２面８４は、光Ｌ１の出射方向を向いている。そのため、発光装置１００では、半絶縁性部材５０の熱伝導率がミラー層２０，４０の熱伝導率以下の場合に比べて、活性層３０で生じた熱は、半絶縁性部材５０、接合部材２、およびサブマウント８０を伝わり、第２面８４から放出される易い。したがって、発光装置１００では、光Ｌ１の出射方向と同じ方向に熱を放出させることができ、例えば発光装置１００を含む製品の外側に向けて、熱を放出することができる。よって、発光装置１００では、冷却の効率がよく、高い信頼性を有することができる。また、例えば、製品の寿命を向上させることができる。例えば発光装置１００を含む製品の内側に向けて、熱が放出される場合は、回路基板７０などの部品によって、冷却の効率が悪くなる場合がある。
さらに、発光装置１００では、半絶縁性部材５０が柱状部１０４の側面１０５に設けられているため、例えば樹脂部材が側面１０５に設けられている場合に比べて、柱状部１０４および第１ミラー層２０（半絶縁性部材５０の＋Ｚ軸法区側に設けられた第１ミラー層２０）に生じる応力を低減することができる。例えば、半絶縁性部材５０は、柱状部１０４および第１ミラー層２０と格子整合することができ、半絶縁性部材５０に起因して柱状部１０４および第１ミラー層２０に生じる応力を低減することができる。
発光装置１００は、第２面８４に設けられた冷却部９０を有する。そのため、発光装置１００では、第２面８４を冷却することができる。
発光装置１００では、サブマウント８０には、光Ｌ１が通過する開口部８５が設けられている。そのため、発光装置１００では、光Ｌ１は、サブマウント８０を通過することができる。
発光装置１００では、半絶縁性部材５０の材質は、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）である。そのため、発光装置１００では、例えば半絶縁性部材５０の材質がＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、またはＡｌＧａＩｎＰである場合に比べて、半絶縁性部材５０の熱伝導率を高くすることができる。
発光装置１００は、基板１０の第１ミラー層２０側とは反対側に設けられ、発光素子１０２を駆動させる回路基板７０を有する。発光装置１００では、活性層３０で生じた熱を、第２面８４から放出させることができるため、活性層３０で生じた熱が回路基板７０に伝わり難い。そのため、発光装置１００では、回路基板７０の信頼性を高くすることができる。
なお、上記では、基板１０がＧａＡｓ基板である例について説明したが、本発明に係る基板は、例えば、ＩｎＰ基板であってもよい。この場合、本発明に係る半絶縁性部材は、例えば、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰであり、好ましくはＩｎＰである。
また、発光素子１０２が赤色光を出射する例について説明したが、発光素子１０２は、赤外光（例えば、７５０ｎｍ以上１．４μｍ以下の波長の光）を出射してもよい。この場合、第１ミラー層２０の高屈折率層は、例えば、ｎ型のＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ層であり、第１ミラー層２０の低屈折率層は、例えば、ｎ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層であり、積層数は、例えば、２５ペア以上４５ペア以下である。活性層３０は、例えば、ｉ型のＧａＡｓ層（ウェル層）と、ｉ型のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層（バリア層）と、から構成されるＭＱＷ構造を有している。第２ミラー層４０の高屈折率層は、例えば、ｎ型のＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ層であり、第２ミラー層４０の低屈折率層は、例えば、ｎ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層であり、積層数は、例えば、１５ペア以上３０ペア以下である。
２． 発光装置の製造方法
次に、本実施形態に係る発光装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図３〜図７は、本実施形態に係る発光装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
図３に示すように、基板１０上に、第１ミラー層２０、活性層３０、および第２ミラー層４０を、この順で形成する。第１ミラー層２０、活性層３０、および第２ミラー層４０は、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などによって、エピタキシャル成長される。
次に、第２ミラー層４０上に、誘電体マスク９を形成する。誘電体マスク９は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタ法などによって形成される。誘電体マスク９の材質は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、Ｔｉ、Ａｌ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５などである。
図４に示すように、誘電体マスク９をマスクとして、第２ミラー層４０、活性層３０、第１ミラー層２０をエッチングする。これにより、柱状部１０４を形成することができる。
図５に示すように、柱状部１０４の側面１０５に、半絶縁性部材５０を形成する。半絶縁性部材５０は、例えば、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法などによって、エピタキシャル成長される。このとき、誘電体マスク９を形成した領域には、エピタキシャル成長は生じない。それにより、柱状部１０４の側面１０５および露出した第１ミラー層２０の上面から、選択的に半絶縁性部材５０をエピタキシャル成長させることができる。その後、誘電体マスク９を除去する。
次に、第２ミラー層４０上および半絶縁性部材５０上に、第２電極６２を形成する。次に、基板１０の下に第１電極６０を形成する。電極６０，６２は、例えば、真空蒸着法などにより形成される。その後、例えば、熱処理により、電極６０，６２をアロイ化させる。なお、電極６０，６２を形成する順序は、特に限定されない。
以上の工程により、発光素子１０２を製造することができる。
図６に示すように、例えば、シリコン基板をパターニングして、サブマウント８０を形成する。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。
次に、サブマウント８０上に、配線４を形成する。配線４は、例えば、スパッタ法によって形成される。次に、配線４上に、接合部材２を形成する。
図７に示すように、第２電極６２が接合部材２と接続されるように、発光素子１０２を載置する。次に、熱処理により、接合部材２を硬化させる。これにより、発光素子１０２とサブマウント８０とを接合させることができる。
次に、例えば、はんだなどによって、第１電極６０と回路基板７０の第１パッド７２とを接合させ、さらに、配線４と回路基板７０の第２パッド７４とを接合させる。
以上の工程により、図２に示すように、発光装置１００を製造することができる。
３． 発光装置の変形例
３．１． 第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態の第１変形例に係る発光装置２００を模式的に示す断面図である。なお、図８および後述する図９〜図１３では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
以下、本実施形態の第１変形例に係る発光装置２００において、上述した本実施形態に係る発光装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。このことは、後述する本実施形態の第２，第３，第４変形例に係る発光装置において、同様である。
上述した発光装置１００では、図２に示すように、サブマウント８０には、開口部８５が設けられていた。これに対し、発光装置２００では、図８に示すように、サブマウント８０には、開口部が設けられていない。
発光装置２００では、サブマウント８０の材質は、シリコンであり、活性層３０で生じた光Ｌ１の波長は、９４０ｎｍ以上である。そのため、光Ｌ１は、サブマウント８０に開口部が設けられていなくても、サブマウント８０において吸収され難く、サブマウント８０を透過することができる。したがって、発光装置２００では、サブマウント８０に開口部を設けなくてよく、容易にサブマウント８０を形成することができる。なお、第１面８３および第２面８４には、反射防止膜（図示せず）が設けられていることが好ましい。
３．２． 第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態の第２変形例に係る発光装置３００を模式的に示す断面図である。図１０は、図９の開口部８５周辺の拡大図である。なお、便宜上、図１０では、サブマウント８０以外の部材の図示を省略している。
上述した発光装置１００では、図２に示すように、開口部８５の断面形状は、矩形であった。これに対し、発光装置３００では、図９および図１０に示すように、開口部８５の断面形状は、例えば、台形である。
発光装置３００では、開口部８５の面積（ＸＹ平面と平行な面における面積）は、サブマウント８０の第１面８３側から第２面８４に向けて、大きくなる。開口部８５の側面（開口部８５を規定するサブマウントの面）８５ａの傾斜角（図示の例では、ＹＺ平面に平行な面Ｓに対する傾斜角）θ１は、例えば、光Ｌ１のＦＦＰ（Far Field Pattern）の傾斜角（図示の例では、ＹＺ平面に平行な面Ｓに対する傾斜角）θ２以上であり、図示の例では、傾斜角θ１，θ２は、同じ大きさである。
さらに、発光装置３００では、サブマウント８０は、接合部材３０２によって、回路基板７０に接合されている点において、上述した発光装置１００と異なる。
図示の例では、サブマウント８０は、配線４を介して、接合部材３０２によって、回路基板７０に接合されている。接合部材３０２は、樹脂からなる突起部３０４と、突起部３０４を覆う導電層３０６と、を有している。接合部材３０２は、例えば、樹脂コアバンプである。
突起部３０４は、サブマウント８０の側部８６に設けられている。図示の例では、突起部３０４は、側部８６の＋Ｚ軸方向側に設けられている。図示の例では、突起部３０４の断面形状は、略半円である。導電層３０６は、配線４と一体的に設けられている。
発光装置３００では、開口部８５の面積は、第１面８３側から第２面８４に向けて、大きくなる。そのため、発光装置３００では、例えば、開口部８５の断面積が矩形である場合に比べて、光Ｌ１を遮光せずに、サブマウント８０の表面積を大きくすることができ、サブマウント８０の放熱性を高くすることができる。
発光装置３００では、サブマウント８０は、接合部材３０２によって、回路基板７０に接合され、接合部材３０２は、樹脂からなる突起部３０４と、突起部３０４を覆う導電層３０６と、を有している。そのため、発光装置３００では、例えば、回路基板７０とサブマウント８０とを接合する際に、接合部材３０２が変形して（例えば−Ｚ軸方向に縮んで）、回路基板７０とサブマウント８０とは、接合されることができる。したがって、発光装置３００では、発光素子１０２の高さ（図示の例では＋Ｚ軸方向の端の位置）およびサブマウント８０の高さの自由度を高くすることができる。
３．３． 第３変形例
次に、本実施形態の第３変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態の第３変形例に係る発光装置４００を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図１１では、サブマウント８０以外の部材の図示を省略している。
上述した発光装置１００では、サブマウント８０の材質は、例えば、シリコンであった。これに対し、発光装置４００では、サブマウント８０の材質は、シリコンではなく、例えば、ＡｌＮやＡｌ２Ｏ３などのセラミック、ＣｕＭｏなどの金属である。
発光装置４００では、サブマウント８０は、図１１に示すように、第１板状部材４８０と、第２板状部材４８２と、を有している。板状部材４８０，４８２は、互いに離間している。光Ｌ１は、第１板状部材４８０と第２板状部材４８２との間の隙間を通過する。
なお、発光装置４００では、図１２に示すように、サブマウント８０は、第１板状部材４８０と、第２板状部材４８２と、第３板状部材４８４と、第４板状部材４８６と、を有していてもよい。板状部材４８０，４８２，４８４，４８６は、開口部４８８を規定している。光Ｌ１は、開口部４８８を通過する。
３．４． 第４変形例
次に、本実施形態の第４変形例に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態の第４変形例に係る発光装置５００を模式的に示す断面図である。
発光装置５００では、図１３に示すように、受光素子５１０が設けられている点において、上述した発光装置１００と異なる。
受光素子５１０は、回路基板７０に実装されている。図示の例では、受光素子５１０は、回路基板７０の−Ｚ軸方向側に設けられている。発光素子１０２および受光素子５１０は、Ｘ軸方向に並んで設けられている。
受光素子５１０は、光Ｌ２を受けて、光Ｌ２を検出する。光Ｌ２は、例えば、人体（図示せず）の内部で散乱された光Ｌ１の一部である。受光素子５１０は、例えば、フォトダイオードである。受光素子５１０は、Ｐ型の第１半導体領域５１２と、Ｎ型の第２半導体領域５１４と、第１半導体領域５１２に接続されたアノード５１６と、第２半導体領域５１４に接続されたカソード５１８と、を有している。第１半導体領域５１２は、光Ｌ２を受ける受光面５１１を有している。回路基板７０は、第３パッド７６と、第４パッド７８
と、を有している。受光素子５１０は、例えば、公知の方法によって形成される。
アノード５１６は、ワイヤー５１７を介して、第３パッド７６と電気的に接続されている。カソード５１８は、第４パッド７８と接続されている。パッド７６，７８、アノード５１６、ワイヤー５１７、およびカソード５１８の材質は、例えば、金属である。
サブマウント８０には、開口部８８が設けられている。図示の例では、開口部８５，８８は、Ｘ軸方向に並んで設けられている。サブマウント８０は、発光素子１０２および受光素子５１０を収容するような形状を有している。発光素子１０２と受光素子５１０との間には、側部８６が設けられている。光Ｌ２は、光透過部材５０８および開口部８８を通って、受光素子５１０に至る。光透過部材５０８の材質は、例えば、ガラスである。光透過部材５０８は、支持部材６の開口部５０７に設けられている。開口部８５，８８は、例えば、同じ工程で形成される。
積層方向からみて、発光素子１０２の光出射面４２と、受光素子５１０の受光面５１１と、の間に、冷却部９０（伝熱部９５）が設けられている。冷却部９０は、例えば、光Ｌ１を透過させない（光Ｌ１を遮光する）材質である。したがって、冷却部９０に遮光されることにより、例えば、光Ｌ１が人体を介さずに直接、受光面５１１に至ることを抑制することができる。
４． 生体センシング機器
次に、本実施形態に係る生体センシング機器について、図面を参照しながら説明する。図１４および図１５は、本実施形態に係る生体センシング機器１０００を模式的に示す斜視図である。図１６は、本実施形態に係る生体センシング機器１０００の機能ブロック図である。
本発明に係る生体センシング機器は、本発明に係る発光装置を含む。以下では、本発明に係る発光装置として上述した発光装置５００を含む生体センシング機器１０００について説明する。
本発明に係るセンシング機器は、非侵襲で光学的に当該血管の血液中の特定成分、例えば、グルコースなどの含有量を検出することで血糖値を取得したり、脈動によるヘモグロビンの光の吸収量変化を検出して脈拍を取得したり、脈動による光の吸収量変化の波長差から酸化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンの含有比率を検出することでＳｐＯ２（経皮的動脈血酸素飽和度）に係る情報を取得したりすることができる。本発明に係るセンシング機器は、速度をもつヘモグロビンに散乱され、ドップラーシフトした光を検出することで、血流量や脈拍を取得してもよい。
以下では、脈動によるヘモグロビンの光の吸収の変化を検出して脈拍を取得する生体センシング機器１０００について説明する。血管の収縮時には、ヘモグロビンの光の吸収が小さくなり、血管の拡張時には、ヘモグロビンの光の吸収が大きくなる。このような脈動による血液中のヘモグロビンの光吸収の変化を検出して、生体センシング機器１０００は、脈拍を取得する。
生体センシング機器１０００は、図１４に示すように、例えば、人体（生体）Ｍの手首（リスト）に装着する携帯型の情報端末装置である。生体センシング機器１０００は、図１４および図１５に示すように、手首に装着可能な環状のベルト１０１０と、ベルト１０１０に取り付けられた本体ケース１０２０と、を有している。
本体ケース１０２０には、表示部１０２２、およびセンサー部１０３０が組み込まれて
いる。表示部１０２２は、本体ケース１０２０の人体Ｍ側とは反対側に設けられる。センサー部１０３０は、本体ケース１０２０の人体Ｍ側に設けられる。センサー部１０３０は、例えば、人体Ｍと接して設けられる。センサー部１０３０は、発光装置５００を含んで構成されている。本体ケース１０２０には、さらに、操作ボタン１０２３や、制御部１０２４などの回路系、電源としての電池などが組み込まれている。
生体センシング機器１０００は、図１６に示すように、表示部１０２２と、制御部１０２４と、記憶部１０２５と、出力部１０２６と、通信部１０２７と、発光装置５００を含むセンサー部１０３０と、を有している。
センサー部１０３０は、人体Ｍに光Ｌ１を照射する発光素子１０２と、人体Ｍからの光Ｌ２を受ける受光素子５１０と、を有している。発光素子１０２および受光素子５１０は、それぞれ制御部１０２４に電気的に接続されている。センサー部１０３０は、例えば、支持部材６および光透過部材８，５０８を有している。
制御部１０２４は、発光素子１０２を駆動して光Ｌ１を出射させる。光Ｌ１は、人体Ｍの内部に伝播して散乱したり吸収を受けたりする。センサー部１０３０は、人体Ｍの内部で散乱された光Ｌ１の一部を光Ｌ２として受光素子５１０で受光することができる構成となっている。
制御部１０２４は、受光素子５１０により受光した光Ｌ２の情報を記憶部１０２５に記憶させることができる。そして、制御部１０２４は、当該光Ｌ２の情報を出力部１０２６で処理させる。出力部１０２６は、当該光Ｌ２の情報を、脈拍に変換して出力する。制御部１０２４は、脈拍の情報を表示部１０２２に表示させることができる。生体センシング機器１０００は、例えば、これらの情報を通信部１０２７から他の情報処理装置に送信することができる。
制御部１０２４は、通信部１０２７を介して他の情報処理装置からプログラムなどの情報を受け取って記憶部１０２５に記憶させることができる。通信部１０２７は、有線によって他の情報処理装置と接続される有線通信手段でもよいし、ブルートゥース（Blue tooth（登録商標））などの無線通信手段であってもよい。なお、制御部１０２４は、脈拍の情報を表示部１０２２に表示させるだけでなく、記憶部１０２５に予め記憶させたプログラムなどの情報や、現在時刻などの情報を表示部１０２２に表示させてもよい。記憶部１０２５は、脱着可能なメモリーであってもよい。
表示部１０２２の機能は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＬディスプレイ（Electroluminescence display）などにより実現できる。制御部１０２４および出力部１０２６の機能は、例えば、各種プロセッサー（ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。記憶部１０２５の機能は、ハードディスク、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより実現できる。制御部１０２４は、例えば、回路基板７０に含まれている。なお、記憶部１０２５、出力部１０２６、および通信部１０２７が回路基板に含まれていてもよい。
生体センシング機器１０００は、例えば、以下の特徴を有する。
生体センシング機器１０００は、発光装置５００を有している。そのため、生体センシング機器１０００は、冷却の効率がよい。
生体センシング機器１０００は、活性層３０で生じた熱（発光素子１０２の熱）を、支
持部材６に伝える伝熱部９５を有し、伝熱部９５は、発光素子１０２の第２ミラー層４０側と支持部材６とを接続している。そのため、生体センシング機器１０００では、伝熱部９５は、発光素子１０２の熱を、支持部材６に伝え易く、発光素子１０２の熱によって、人体Ｍの体表面温度を上げることができる。これにより、生体センシング機器１０００では、人体Ｍの血管が収縮することを抑制することができ、光Ｌ２から、大きな脈波振幅を得ることができる。したがって、生体センシング機器１０００では、大きな脈波振幅を得るために、発光素子１０２に注入する電流量を増やさなくてもよく、発熱量の増加に基づく照射光量の飽和を抑制することができる。さらに、省電力によって充電頻度を減少させることができる。さらに、同じ電流量でも人体Ｍが温まるため、より安定して脈波を収録することができる。
上記のように、発光素子１０２の熱が支持部材６に伝わることにより、支持部材６は、人体Ｍを加熱することができる。例えば、支持部材６の温度は、発光素子１０２を駆動させた状態で、３８℃以上であってもよい。
例えば、伝熱部９５が発光素子１０２の基板１０と支持部材６とを接続している場合、基板１０は、第２ミラー層４０および半絶縁性部材５０よりも厚いため、伝熱部９５は、発光素子１０２の熱を、支持部材６に伝え難い。また、例えば、基板１０は、ｎ型のＧａＡｓ基板であるため、ｉ型の半絶縁性部材５０に比べて、熱伝導率も低い。発光素子１０２を回路基板７０またはサブマウント８０に実装後に、基板１０を研磨等して薄くすることも考えられるが、半絶縁性部材５０と同等まで薄くすることは困難であり、製造工程も複雑になってしまう。
なお、図示の例では、生体センシング機器１０００を人体Ｍの手首に装着される腕時計型として説明したが、本発明に係る生体センシング機器は、上腕に装着される上腕型、耳たぶに装着される耳たぶ型、指先に装着される指先型であってもよい。
また、本発明に係る発光装置は、生体センシング機器に限定されず、外部に光を出射する製品に適用されることができる。
また、発光素子１０２が赤外光を出射する場合、出射された光が人体Ｍにより深く進入し、速度をもつヘモグロビンに散乱されてドップラーシフトした光を検出することができる。
５． 生体センシング機器の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る生体センシング機器について、図面を参照しながら説明する。図１７は、本実施形態の変形例に係る生体センシング機器１００１の機能ブロック図である。
以下、本実施形態の変形例に係る生体センシング機器１００１において、上述した本実施形態に係る生体センシング機器１０００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
上述した生体センシング機器１０００は、脈拍を取得する生体センシング機器であった。これに対し、生体センシング機器１００１は、ＳｐＯ２に係る情報を取得する生体センシング機器である。
生体センシング機器１００１では、図１７に示すように、発光素子１０２は、２つ設けられている（発光素子１０２ａ，発光素子１０２ｂ）。一方の発光素子１０２ａは、赤色光Ｌ１を出射し、他方の発光素子１０２ｂは、赤外光Ｌ３を出射する。受光素子５１０は
、人体Ｍの内部で散乱された光Ｌ１の一部を光Ｌ２として受光し、人体Ｍの内部で散乱された光Ｌ３の一部を光Ｌ４として受光する。出力部１０２６は、光Ｌ２と光Ｌ４との強度比を、ＳｐＯ２に変換して出力する。制御部１０２４は、ＳｐＯ２の情報を表示部１０２２に表示させることができる。
ここで、赤色光に対して、血液中の酸化ヘモグロビンは、血液中の還元ヘモグロビンに比べて、赤色光に対する吸収量が大きい。一方、還元ヘモグロビンは、酸化ヘモグロビンに比べて、赤色光に対する吸収量が小さい。したがって、生体センシング機器１００１は、光Ｌ２と光Ｌ４との、脈動によって生じる吸収量変化の比率から、動脈中の酸化ヘモグロビンの比率であるＳｐＯ２を算出することができる。
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
２…接合部材、４…配線、６…支持部材、７…開口部、８…光透過部材、９…誘電体マスク、１０…基板、２０…第１ミラー層、３０…活性層、４０…第２ミラー層、４２…光出射面、５０…半絶縁性部材、６０…第１電極、６２…第２電極、７０…回路基板、７２…第１パッド、７４…第２パッド、７６…第３パッド、７８…第４パッド、８０…サブマウント、８２…底部、８３…第１面、８４…第２面、８５…開口部、８５ａ…側面、８６…側部、８８…開口部、９０…冷却部、９２…開口部、９５…伝熱部、１００…発光装置、１０２，１０２ａ，１０２ｂ…発光素子、１０４…柱状部、１０５…側面、２００，３００発光装置、３０２…接合部材、３０４…突起部、３０６…導電層、４００…発光装置、４８０…第１板状部材、４８２…第２板状部材、４８４…第３板状部材、４８６…第４板状部材、４８８…開口部、５００…発光装置、５０７…開口部、５０８…光透過部材、５１０…受光素子、５１１…受光面、５１２…第１半導体領域、５１４…第２半導体領域、５１６…アノード、５１７…ワイヤー、５１８…カソード、１０００，１００１…生体センシング機器、１０１０…ベルト、１０２０…本体ケース、１０２２…表示部、１０２３…操作ボタン、１０２４…制御部、１０２５…記憶部、１０２６…出力部、１０２７…通信部、１０３０…センサー部

Claims (8)

  1. 基板と、
    前記基板に設けられた第１ミラー層と、
    前記第１ミラー層の前記基板側とは反対側に設けられた活性層、および前記活性層の前記第１ミラー層側とは反対側に設けられた第２ミラー層を有する柱状部と、
    前記柱状部の側面に設けられ、前記第１ミラー層の熱伝導率および前記第２ミラー層の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する半絶縁性部材と、
    第１面において前記半絶縁性部材に接合され、前記活性層で生じた光が通過するサブマウントと、
    を有し、
    前記サブマウントの前記第１面と反対側の第２面は、前記活性層で生じた光の出射方向を向いている、発光装置。
  2. 請求項１において、
    前記第２面に設けられたペルチェ素子またはヒートシンクを有する、発光装置。
  3. 請求項１または２において、
    前記サブマウントの材質は、シリコンであり、
    前記活性層で生じた光の波長は、９４０ｎｍ以上である、発光装置。
  4. 請求項１または２において、
    前記サブマウントには、前記活性層で生じた光が通過する開口部が設けられている、発光装置。
  5. 請求項４において、
    前記開口部の面積は、前記第１面側から前記第２面側に向けて、大きくなる、発光装置。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
    前記半絶縁性部材の材質は、ガリウム砒素である、発光装置。
  7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、
    前記基板の前記第１ミラー層側とは反対側に設けられ、前記第１ミラー層、前記活性層、および前記第２ミラー層を有する発光素子を駆動させる回路基板を有する、発光装置。
  8. 請求項７において、
    前記サブマウントは、接合部材によって、前記回路基板に接合され、
    前記接合部材は、
    樹脂からなる突起部と、
    前記突起部を覆う導電層と、
    を有する、発光装置。
JP2018013739A 2018-01-30 2018-01-30 発光装置 Withdrawn JP2019134019A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018013739A JP2019134019A (ja) 2018-01-30 2018-01-30 発光装置
US16/260,809 US10741994B2 (en) 2018-01-30 2019-01-29 Light emitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018013739A JP2019134019A (ja) 2018-01-30 2018-01-30 発光装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019134019A true JP2019134019A (ja) 2019-08-08

Family

ID=67393753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018013739A Withdrawn JP2019134019A (ja) 2018-01-30 2018-01-30 発光装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10741994B2 (ja)
JP (1) JP2019134019A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7438858B2 (ja) 2020-06-15 2024-02-27 新光電気工業株式会社 発光装置

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH098415A (ja) * 1995-06-08 1997-01-10 Hewlett Packard Co <Hp> 面発光レーザのための電流及び熱拡散透明層
JPH09246652A (ja) * 1996-03-08 1997-09-19 Ricoh Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法
JPH10275938A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Omron Corp 光源装置，電気部品の実装構造および方法，ならびにそれに用いる基板
JPH11312847A (ja) * 1998-02-25 1999-11-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 垂直共振器型半導体レーザ素子の製造方法および垂直共振器型半導体レーザ
JP2002335044A (ja) * 2001-03-09 2002-11-22 Seiko Epson Corp 面発光型発光素子の製造方法
JP2003531486A (ja) * 2000-04-12 2003-10-21 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 微小光学系および電子集積回路と統合された上面照明光電子デバイス
JP2005243743A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 長波長帯面発光半導体レーザ
JP2005268737A (ja) * 2003-11-11 2005-09-29 Ricoh Co Ltd 光伝送素子モジュール
JP2007042733A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Seiko Epson Corp 半導体装置及び電子デバイス
US20110044369A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 International Business Machines Corporation Silicon carrier optoelectronic packaging
US20130272330A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-17 Trilumina Corporation Multibeam array of top emitting vcsel elements

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5038356A (en) * 1989-12-04 1991-08-06 Trw Inc. Vertical-cavity surface-emitting diode laser
US5052016A (en) * 1990-05-18 1991-09-24 University Of New Mexico Resonant-periodic-gain distributed-feedback surface-emitting semiconductor laser
US5117469A (en) * 1991-02-01 1992-05-26 Bell Communications Research, Inc. Polarization-dependent and polarization-diversified opto-electronic devices using a strained quantum well
JPH06237016A (ja) * 1993-02-09 1994-08-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光ファイバモジュールおよびその製造方法
US5436920A (en) * 1993-05-18 1995-07-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Laser device
DE69428410T2 (de) * 1993-11-09 2002-05-02 Agilent Technologies Inc Optische Detektoren und Quellen mit integrierten holographischen optischen Elementen für optoelektronische Verbindungen
US5661076A (en) * 1996-03-29 1997-08-26 Electronics And Telecommunications Research Institute Method for fabricating a vertical-cavity surface-emitting laser diode
AU4379197A (en) * 1996-08-16 1998-03-06 Novartis Ag Optical detector
JPH10335383A (ja) * 1997-05-28 1998-12-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
US6597713B2 (en) * 1998-07-22 2003-07-22 Canon Kabushiki Kaisha Apparatus with an optical functional device having a special wiring electrode and method for fabricating the same
US6339496B1 (en) * 1999-06-22 2002-01-15 University Of Maryland Cavity-less vertical semiconductor optical amplifier
JP2002223033A (ja) * 2001-01-26 2002-08-09 Toshiba Corp 光素子及び光システム
US6900069B2 (en) * 2001-03-09 2005-05-31 Seiko Epson Corporation Method of fabricating surface-emission type light-emitting device, surface-emitting semiconductor laser, method of fabricating the same, optical module and optical transmission device
WO2002084826A1 (en) * 2001-04-16 2002-10-24 Agility Communications, Inc. Tunable vcsel assembly
JP2002353563A (ja) * 2001-05-24 2002-12-06 Rohm Co Ltd 半導体発光素子およびその製法
JP3956647B2 (ja) * 2001-05-25 2007-08-08 セイコーエプソン株式会社 面発光レ−ザの製造方法
US6724794B2 (en) * 2001-06-29 2004-04-20 Xanoptix, Inc. Opto-electronic device integration
US6753197B2 (en) * 2001-06-29 2004-06-22 Xanoptix, Inc. Opto-electronic device integration
US6775308B2 (en) * 2001-06-29 2004-08-10 Xanoptix, Inc. Multi-wavelength semiconductor laser arrays and applications thereof
US6620642B2 (en) * 2001-06-29 2003-09-16 Xanoptix, Inc. Opto-electronic device integration
US6790691B2 (en) * 2001-06-29 2004-09-14 Xanoptix, Inc. Opto-electronic device integration
AU2003297117A1 (en) * 2002-12-20 2004-07-29 Novalux, Inc. Method of fabrication of a support structure for a semiconductor device
US7075962B2 (en) * 2003-06-27 2006-07-11 Finisar Corporation VCSEL having thermal management
US7289547B2 (en) * 2003-10-29 2007-10-30 Cubic Wafer, Inc. Laser and detector device
JP4203747B2 (ja) * 2004-01-20 2009-01-07 セイコーエプソン株式会社 面発光型半導体レーザおよびその製造方法、ならびに光モジュール
FR2868877B1 (fr) * 2004-04-13 2008-08-01 Intexys Sa Composants lasers a comportement thermique ameliore et procede de fabrication
FR2884047A1 (fr) * 2005-03-31 2006-10-06 Intexys Sa Procede et dispositif d'encapsulation de composants electroniques et optoelectroniques
JP2005340761A (ja) * 2004-04-27 2005-12-08 Seiko Epson Corp 半導体装置の実装方法、回路基板、電気光学装置並びに電子機器
JP2008227241A (ja) * 2007-03-14 2008-09-25 Seiko Epson Corp 電子装置及びその製造方法
EP2171811B1 (en) * 2007-06-27 2015-05-20 Koninklijke Philips N.V. Optical sensor module and its manufacture
US8989230B2 (en) * 2009-02-20 2015-03-24 Vixar Method and apparatus including movable-mirror mems-tuned surface-emitting lasers
US8895958B2 (en) * 2009-12-01 2014-11-25 National University Corporation Hokkaido University Light emitting element and method for manufacturing same
US20120049079A1 (en) * 2010-08-24 2012-03-01 General Electric Company Electronic assembly
JP2016111211A (ja) 2014-12-08 2016-06-20 セイコーエプソン株式会社 光電変換装置および電子機器
JP6596860B2 (ja) * 2015-03-20 2019-10-30 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、および、電子デバイスの製造方法
US10727948B2 (en) * 2018-04-05 2020-07-28 Nokia Solutions And Networks Oy Communication system employing surface-coupled optical devices

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH098415A (ja) * 1995-06-08 1997-01-10 Hewlett Packard Co <Hp> 面発光レーザのための電流及び熱拡散透明層
JPH09246652A (ja) * 1996-03-08 1997-09-19 Ricoh Co Ltd 半導体レーザ装置およびその製造方法
JPH10275938A (ja) * 1997-03-31 1998-10-13 Omron Corp 光源装置，電気部品の実装構造および方法，ならびにそれに用いる基板
JPH11312847A (ja) * 1998-02-25 1999-11-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 垂直共振器型半導体レーザ素子の製造方法および垂直共振器型半導体レーザ
JP2003531486A (ja) * 2000-04-12 2003-10-21 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 微小光学系および電子集積回路と統合された上面照明光電子デバイス
JP2002335044A (ja) * 2001-03-09 2002-11-22 Seiko Epson Corp 面発光型発光素子の製造方法
JP2005268737A (ja) * 2003-11-11 2005-09-29 Ricoh Co Ltd 光伝送素子モジュール
JP2005243743A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 長波長帯面発光半導体レーザ
JP2007042733A (ja) * 2005-08-01 2007-02-15 Seiko Epson Corp 半導体装置及び電子デバイス
US20110044369A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 International Business Machines Corporation Silicon carrier optoelectronic packaging
US20130272330A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-17 Trilumina Corporation Multibeam array of top emitting vcsel elements

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7438858B2 (ja) 2020-06-15 2024-02-27 新光電気工業株式会社 発光装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20190237933A1 (en) 2019-08-01
US10741994B2 (en) 2020-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111214209B (zh) 光学感测模块
US8494022B2 (en) Surface emitting laser, surface emitting laser array, light source and optical module
US10498103B2 (en) Semiconductor laser device, photoelectric converter, and optical information processing unit
JP4460473B2 (ja) 半導体レーザ装置の製造方法
US7880178B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
US20220059992A1 (en) Integrated Edge-Generated Vertical Emission Laser
JP2000049414A (ja) 光機能素子装置、これを用いた光送受信装置、光インターコネクション装置および光記録装置
JP2009200433A (ja) 光学モジュールおよびそれを用いた医療用光計測システム
JP3738849B2 (ja) 面発光型半導体レーザ、光モジュール、ならびに光伝達装置
US10741994B2 (en) Light emitter
JP5197978B2 (ja) 光半導体モジュール
JP3610235B2 (ja) 面型発光素子装置
US20080117947A1 (en) Laser diode
US7453915B2 (en) Optical semiconductor element and method for manufacturing the same
JP7434849B2 (ja) 面発光レーザ、面発光レーザ装置、光源装置及び検出装置
US20100193805A1 (en) Semiconductor light-emitting device
JP2013062468A (ja) フォトダイオード内蔵サブマウントおよび発光素子モジュール
JP2019129961A (ja) 生体センシング機器
WO2020162011A1 (ja) 光半導体素子、光半導体装置、光伝送システム、および光半導体装置の製造方法
JP2014136119A (ja) 光半導体デバイス
TWI833846B (zh) 光學感測模組
US20230063072A1 (en) Analysis device
US20220407289A1 (en) Optical assembly with a vertical cavity surface emitting laser device disposed on an integrated circuit driver chip
JP3846596B2 (ja) 面発光型半導体レーザ、光モジュール、ならびに光伝達装置
TW202348199A (zh) 檢測裝置及檢測模組

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201113

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211102

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220315

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20220513