JP2020095939A - 発光モジュールの製造方法、発光モジュール及びプロジェクタ - Google Patents
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Abstract
Description
図1Aは、第1実施形態に係る発光モジュールの構成の一例を模式的に示す斜視図である。図1Bは、第1実施形態に係る発光モジュールの構成の一例を模式的に示す平面図である。図1Cは、第1実施形態に係る実装基板の構成の一例を模式的に示す平面図である。図1Dは、図1Cの実装基板を2つの第1実装基板に分離した状態を示す平面図である。図2Aは、第1発光装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。図2Bは、第1発光装置のパッケージ内の構成を模式的に示す平面図である。図3Aは、第2発光装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。図3Bは、第2発光装置のパッケージ内の構成を模式的に示す平面図である。図3Cは、図3BのIIIC−IIIC線における断面図である。図3Dは、第2発光装置の下面の構成を模式的に示す平面図である。
発光モジュール100には、3つの発光素子22が載置された第1発光装置20a、或いは、第1発光装置20aよりも1つ多く発光素子22が載置された、つまり、4つの発光素子22が載置された第2発光装置20b、のいずれかが実装される。また、第1発光装置20a及び第2発光装置20bのいずれにも対応した接続パターン15が実装面に2つ設けられた第1実装基板10aを有する。また、この第1実装基板10aの実装面に設けられた2つの接続パターン15に対して、第1発光装置20a及び第2発光装置20bから選択された所望の発光装置20が接続される。具体的には、2つの第1発光装置20a、2つの第2発光装置20b、又は、1つの第1発光装置20aと1つの第2発光装置20b、のいずれかの組合せで接続される。また、第1実装基板10aを1枚用いた実装基板10、或いは、第1実装基板10aを2枚並べて用いた実装基板10が形成される。
図1の例では、2枚の第1実装基板10aが並べられた実装基板10が形成されており、それぞれの第1実装基板10aが有する2つの接続パターン15には、1つの第1発光装置20aと1つの第2発光装置20bとが接合された発光モジュール100が記されている。
以下、発光モジュール100の各構成について説明する。
[実装基板]
実装基板10は、1枚の第1実装基板10a、或いは、それぞれ同じ構成である2枚の第1実装基板10aから構成される。図1Cの例では、2枚の第1実装基板10aが並べられて実装基板10が構成されている。
第1実装基板10aは、下面と、上面と、側面と、を有し、上面に、金属部11と第1金属膜12とからなる接続パターン15と、第2金属膜13と、絶縁膜14とが形成されている。
第1実装基板10aは、上面に、同じ接続パターン15が2つ設けられた実装面を有する。1つの接続パターン15に1つの発光装置20が実装され、よって第1実装基板10aは2つの発光装置20を実装できるように形成されている。第1実装基板10aは、2つの接続パターンを設ける上で、同じ接続パターン15を採用することで、第1実装基板10aにおける接続パターンの形成を容易にしている。なお、接続パターン15は、2つより多くてもよく、例えば、3つの接続パターン15が一列に並んで設けられていてもよい。接続パターン15は1つの第1実装基板10aにおいて複数設けられる。接続パターン15は、絶縁膜14から露出する金属部11と、絶縁膜14上に形成された第1金属膜12とで構成されており、金属部11と、第1金属膜12とが発光装置の実装面となる。なお、金属部11を上面に金属膜が形成される構成としてもよい。例えば、第1金属膜12と同様に、絶縁膜14上に金属膜を形成して金属部11を設けてもよい。
絶縁膜14は、金属部11を除く第1実装基板10aの上面に設けられる。第1金属膜12及び第2金属膜13は、絶縁膜14の上に設けられている。
第2金属膜13が設けられていない側の3つの第1金属膜12は、2つの接続パターン15の間で繋がっている。つまり、同様に、一つに繋がっている金属膜を絶縁膜14の上に設け、これを各接続パターン15において3つずつの第1金属膜12となるように、上から絶縁膜14を設ける。従って、2つの接続パターン15は、第2金属膜13が設けられていない側の第1金属膜12同士で繋がり、電気的に接続する。金属部11は、第1金属膜12とは繋がっていない。
金属部11を挟んで上下に対となって設けられた第1金属膜12は、発光装置20の下面に設けられた金属膜37と接合することで、一方から他方へと電気的に接続する。また、2つの接続パターン15に発光装置20が実装されることで、一方の第2金属膜13から2つの発光装置20を通り他方の第2金属膜13へと導通させることができる。
第1実装基板10aは、2つの接続パターン15が並べて設けられている領域の外側で、金属部11を挟んで第1金属膜12が設けられる方向を上下とした場合の左右となる位置に、基板厚さ方向に貫通する貫通孔を形成している。これらの貫通孔は、位置決めピンや固定ネジを留めるために設けられている。
発光装置20は、第1発光装置20aと、第2発光装置20bと、を有する。第1発光装置20a及び第2発光装置20bは、それぞれ、パッケージ21と、半導体レーザ素子22と、サブマウント23と、光反射部材24と、保護素子25と、ワイヤ26と、蓋部材27と、接着部28と、レンズ部材29と、を有する。
4つの半導体レーザ素子22のいずれを除いた配置とするかは任意に決定できる。例えば、第1発光装置20aの3つの半導体レーザ素子22は、パッケージ21の一方側に偏って、並んで配置することができる。つまり、第2発光装置20bに配置される4つの半導体レーザ素子22のうちの端に配置される半導体レーザ素子22が1つ除かれた配置となる。このようにすることで第1発光装置20aからの光を小さな範囲に抑えることができる。また例えば、第1発光装置20aの3つの半導体レーザ素子22は、第2発光装置20bに配置される4つの半導体レーザ素子22のうちの両端以外に配置される半導体レーザ素子22が1つ除かれた配置とすることができる。このようにすることで、第1発光装置20aと第2発光装置20bの間で、端から端までの発光領域の長さの差を小さくすることができる。なお、このような配置に限られず、例えば、4つの半導体レーザ素子22が配置される領域に、3つの半導体レーザ素子22を均等に配置するようにしてもよい。
パッケージ21は、セラミックを主材料として形成することができる。なお、パッケージ21は、セラミックに限らず金属で形成してもよい。例えば、セラミックでは、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素をパッケージ21の主材料に用いることができる。金属では、銅、アルミニウム、鉄、複合物として銅モリブデン、銅−ダイヤモンド複合材料、銅タングステンをパッケージ21の主材料に用いることができる。
また、内側面32に段差部33を設けないことで、光反射部材24をパッケージ21の外側面に近付けて配置することができる。詳細は後述するが、実装基板10に2つの発光装置20を実装する際に、2つの発光装置20から出射される光の距離を近付けることができる。なお、図2B及び図3Bに示すように、光反射部材24から近い側にある内側面32は、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光が進む方向の先にある内側面ともいえる。
図2B及び図3B等に示すように、発光装置20に載置される複数の半導体レーザ素子22は、一方向に並べて配置される。具体的には、パッケージ21の長手方向に並べられる。また、載置される各半導体レーザ素子22が同じ方向にレーザ光を出射するように出射端面の向きが揃えられる。載置される各半導体レーザ素子22の出射端面が、同じ一つの平面上に配されるように、出射端面の位置は設計されている。なお、必ずしも、同じ一つの平面上に揃っていなくてよい。
一方向に並べて配置された複数の半導体レーザ素子22は、ワイヤ26を用いて、直列に電気接続される。複数の半導体レーザ素子22の出射端面からは、複数の半導体レーザ素子22が並ぶ方向と直交した方向に向かって進むレーザ光が出射される。
なお、半導体レーザ素子22は、本発明に係る発光モジュールに搭載される発光素子の一例である。発光素子としては、半導体レーザ素子22に限らない。
蓋部材27は、その下面において、パッケージ21の上面(枠部上面)と接合する。蓋部材27とパッケージ21は、接合される領域に金属膜が設けられ、Au−Sn等を介して固定される。発光装置20は、パッケージ21と蓋部材27とが接合することで閉空間が形成される。この閉空間は気密封止された空間となる。発光装置20は、このように気密封止することで、半導体レーザ素子22の光の出射端面に有機物等が集塵することを抑制することができる。
レンズ部材29には、例えば、BK7、B270等のガラス等を用いることができる。
具体的には、発光モジュール100は、第1実装基板10aのそれぞれに、1つの第1発光装置20aと1つの第2発光装置20bとが隣り合うように並べて実装され、かつ、光反射部材24が隣り合うように実装されている。つまり、1枚の第1実装基板10aに実装された2つの発光装置20に関し、一方の発光装置20に配置された光反射部材24までの距離が、他方の発光装置20に配置された光反射部材24と半導体レーザ素子22とでは光反射部材24の方が短いとう条件が成り立ち、かつ、一方の発光装置20と他方の発光装置20とを入れ替えた場合も同様にこの条件が成り立つように実装される。
更に、発光モジュール100は、第1発光装置20a同士と第2発光装置20b同士が、共に対角上に位置するように第1発光装置20a及び第2発光装置20bが実装されている。このようにして、4つの発光装置が実装基板10で隣り合うように行列方向に実装され、かつ、行方向に光反射部材24が隣り合うように発光装置20が実装されている。
特許文献1において開示される、パッケージに4つの半導体素子を搭載した半導体装置を複数備える光学ユニットでは、半導体素子から出射された光がそのまま半導体装置を透過して出ていくため、発光モジュール100のように、パッケージに載置される半導体レーザ素子と光反射部材との配置関係から、どのように2つの発光装置20を実装するのが好ましいかを検討する必要はなかった。
一方で、発光モジュール100の発光装置20は、パッケージに、複数の半導体レーザ素子22と光反射部材24とが載置される。この場合に、2つの発光装置20が実装基板10において好適な形態で実装されることにより、上述した効果を得る発光モジュール100が実現される。
また、3つの半導体レーザ素子22が同じ配置で設けられた2つの第1発光装置20aと、2つの第2発光装置20bと、が実装された発光モジュール100を製造する際に、第1発光装置20a同士を対角上に配置することで、2つの第1発光装置20aにおける半導体レーザ素子22を、実装基板10の中央から対称となるように配置することができる。
なお、ここでは、紙面上、行方向に光反射部材24が隣り合うように発光装置20が実装されているものとしたが、紙面上、列方向に光反射部材24が隣り合うように発光装置20が実装されていてもよい。また、第1発光装置20a同士と第2発光装置20b同士が行方向に隣り合うように発光装置20を配置してもよく、第1発光装置20a同士と第2発光装置20b同士が列方向に隣り合うように発光装置20を配置してもよい。
次に、第1実施形態に係る発光モジュール100の製造方法の一例について説明する。 図4は、第1実施形態に係る発光モジュールの製造方法の手順を示すフローチャートである。
第1実施形態に係る発光モジュールの製造方法は、複数の発光素子が載置された発光装置を1又は複数実装した発光モジュール100の製造である。そして、発光モジュール100の製造方法は、発光装置を準備する工程S101と、第1実装基板を準備する工程S102と、発光装置を実装する工程S103と、を含み、この順に行う。また、この製造方法によって製造される発光モジュール100としては、少なくとも連続した3つの数から選択される任意の数の発光素子22が搭載された発光モジュール100の製造が可能である。
発光装置を準備する工程S101は、発光装置として、搭載される半導体レーザ素子の数が互いに1つ異なる第1発光装置及び第2発光装置を準備する工程である。
この工程S101では、3つの半導体レーザ素子22を備える第1発光装置20aと、4つの半導体レーザ素子22を備える第2発光装置20bと、をそれぞれ複数準備する。
第1実装基板を準備する工程S102は、1つの発光装置に対応した接続パターン15であって、同じ接続パターンが複数設けられた実装面を有する第1実装基板を準備する工程である。
この工程S102では、発光装置としての第1発光装置20a及び第2発光装置20bのいずれにも対応可能な、1つの発光装置20に対応した接続パターン15が2つ設けられた実装面を有する第1実装基板10aを、1枚又は2枚以上準備する。
発光装置を実装する工程S103は、第1実装基板の実装面に設けられた複数の接続パターンに対し、第1発光装置及び第2発光装置の中から選択された複数の発光装置を実装する工程である。
この工程S103では、第1実装基板10aの実装面に設けられた2つの接続パターン15に対して、第1発光装置20a及び第2発光装置20bの中から選択された、所望の2つの発光装置を実装する。
また、選択された2つの発光装置20が実装された発光モジュール100として、少なくとも、第1発光装置20aが2つ実装された発光モジュール100、第1発光装置20aと第2発光装置20bが1つずつ実装された発光モジュール100、及び、第2発光装置20bが2つ実装された発光モジュール100、が製造される。これら3つの発光モジュール100は、搭載される発光素子の数が、順番に1つずつ多くなっている。
このようにして、組合せの異なる2つの発光装置20が実装された3つの発光モジュール100が製造されることで、連続した3つの数から選択される任意の数の発光素子22が搭載された発光モジュール100を製造することができる。
図1Aで示した発光モジュール100の製造においては、工程S103で、1行2列の配列構造にある2つの発光装置20(第1発光装置20a及び第2発光装置20b)を、実装面上で互いに180度異なる向きで実装する。また、この工程S103においてそれぞれ2つの発光装置20(第1発光装置20a及び第2発光装置20b)が実装された2つの第1実装基板10aを並べることで、2行2列の配列で4つの発光装置20が実装された発光モジュール100が製造される。これにより、発光モジュール100として見ると、4つの発光装置20を中央に配することができる。また、4つの発光装置20の外周において、4つの発光装置20を挟むように一方の両端にネジ留め等のための貫通孔が設けられ、他方の両端に第2金属膜13が設けられる。両端に第2金属膜13が設けられる方が、2つの発光装置20に挟まれるようにして設けられるよりも電源への接続がしやすい。
なお、第1発光装置20aに搭載される半導体レーザ素子22の数を2、第2発光装置20bに搭載される半導体レーザ素子22の数を3、とした場合、2〜12個の任意の数に調整可能な発光モジュール100を提供することができる。第1発光装置20aに搭載される半導体レーザ素子22の数を4、第2発光装置20bに搭載される半導体レーザ素子22の数を5、とした場合、4〜20個(ただし、6個、7個、及び、11個は除く)の任意の数に調整可能な発光モジュール100を提供することができる。
次に、第2実施形態について説明する。
図5Aは、第2実施形態に係る発光モジュールの構成の一例を模式的に示す斜視図である。図5Bは、第2実施形態に係る発光モジュールの構成の一例を模式的に示す平面図である。図5Cは、第2実施形態に係る実装基板の構成の一例を模式的に示す平面図である。図5Dは、図5Cの実装基板を第1実装基板と第2実装基板とに分離した状態を示す平面図である。第2実施形態に係る発光モジュールは、第1実施形態に係る発光モジュールで採用された第1実装基板に加えて、第2実装基板が採用されているところが異なる。
図5Aに示される発光モジュール100Aは、実装基板10Aと、発光装置20と、を備えている。また、この発光モジュール100Aは、3つの発光装置20が実装される発光モジュールである。
この場合の発光モジュール100Aの実装基板10Aは、第1実装基板10aと、第2実装基板10bと、からなる。
第2実装基板10bは、第1実装基板10aと外形が同じである。第2実装基板10bは、下面と、上面と、側面と、を有し、上面に、第1実装基板10aに設けられた接続パターン15と同じ接続パターン15が1つ設けられた実装面を有する。接続パターン15を1つにしつつも外形を同じにすることで、2枚の第1実装基板10aで実装する場合と外形を同じにすることができる。
第2実装基板10bには、1つの発光装置20が実装され、図5Aの例では1つの第2発光装置20bが実装されている。そして、第1実装基板10aと第2実装基板10bとは、第2金属膜13が形成された側と反対側の側面が向き合うようにして並べられている。その他の事項については、図1Aで示された第1実施形態に係る発光モジュール100と同様である。
次に、第2実施形態に係る発光モジュール100Aの製造方法の一例について説明する。
図6は、第2実施形態に係る発光モジュールの製造方法の手順を示すフローチャートである。
発光モジュール100Aの製造方法は、発光装置を準備する工程S201と、第1実装基板を準備する工程S202と、第2実装基板を準備する工程S203と、実装基板の数等を決定する工程S204と、発光装置を実装する工程S205と、発光モジュールを形成する工程S206と、を含み、この順に行う。なお、各部材の材質や配置等については、前記した発光モジュール100の説明で述べた通りであるので、ここでは適宜、説明を省略する。また、発光装置を準備する工程S201、第1実装基板を準備する工程S202は、第1実施形態に係る発光モジュール100の製造方法における発光装置を準備する工程S101、第1実装基板を準備する工程S102と同様であるので、ここでは説明を省略する。
第2実装基板を準備する工程S203は、第1実装基板に設けられた接続パターンと同じ接続パターンが1つ設けられた実装面を有する第2実装基板を準備する工程である。
この工程S203では、第1実装基板10aに設けられた接続パターン15と同じ接続パターン15が1つ設けられた実装面を有する第2実装基板10bを準備する。
実装基板の数等を決定する工程S204は、少なくとも第1実装基板及び第2実装基板を含む複数の実装基板の中から、発光モジュールの製造に用いる実装基板の数、或いは、数及び組合せを決定する工程である。
この工程S204では、1枚の実装基板を用いて発光モジュール100Aの実装基板10Aを形成するか、2枚の実装基板を用いて発光モジュール100Aの実装基板10Aを形成するかを決定する。また、1枚であれば第1実装基板10aと第2実装基板10bのいずれを用いるかを決定し、2枚であれば第1実装基板10aを2枚組み合わせるか、第1実装基板10aと第2実装基板10bを1枚ずつ組み合わせるか、を決定する。なお、第2実装基板10bを2枚組み合わせて実装基板10Aを形成することも可能ではあるが、2つの発光装置20を実装したいのであれば、第1実装基板10aを1枚用いる方が発光モジュール100Aをより小型に実現できる。
図5Aに示された発光モジュール100Aの製造においては、2枚の実装基板を、1枚の第1実装基板10aと1枚の第2実装基板10bとの組合せで使用して、実装基板10Aを構成することを決定している。
発光装置を実装する工程S205は、発光モジュールに第2実装基板を用いる場合に、第1発光装置及び第2発光装置の中から選択された1つの発光装置を第2実装基板の接続パターンに対し実装する工程である。また、この工程S205は、発光モジュールに第1実装基板を用いる場合に、第1実装基板の実装面に設けられた複数の接続パターンに対し、第1発光装置及び第2発光装置の中から選択された複数の発光装置を実装する工程である。
図5Aに示された発光モジュール100Aの製造においては、第2実装基板10bに1つの第2発光装置20bを実装する。また、第1実装基板10aに1つの第1発光装置20aと1つの第2発光装置20bとを並べて実装し、1行2列の配列構造にある2つの発光装置20を、実装面上で互いに180度異なる向きで実装する。
発光モジュールを形成する工程S206は、決定された数、或いは数及び組合せで発光装置が実装された第1実装基板及び第2実装基板のいずれか1つ以上を用いて、発光モジュールを形成する工程である。
図5Aに示された発光モジュール100Aの製造においては、1つの第1発光装置20aと1つの第2発光装置20bとが実装された1枚の第1実装基板10aと、1つの第2発光装置20bが実装された1枚の第2実装基板10bと、を並べて配置して、発光モジュール100Aを形成する。1つの発光装置20を実装する場合に第2実装基板10bを用いることで、第1実装基板10aを用いる場合と比べて使用しない接続パターン15が生じないようにすることができる。また、第1実装基板10aでは、外部電源と電気的に接続するために、発光装置20が接合されている接続パターン15側の第2金属膜13と発光装置20が接合されていない接続パターン15の第1金属膜12とで導通を図る必要があるが、第2実装基板10bでは、2つの第2金属膜13で導通を図ることができる。1枚の実装基板に2つの発光装置20を実装する場合に第1実装基板10aを、1つの発光装置20を実装する場合に第2実装基板10bを用いることで、いずれにしても2つの第2金属膜13を用いて外部電源との導通を容易に図ることができる。
なお、第1実施形態に係る発光モジュール100の製造方法で説明したように、第2実施形態に係る製造方法で製造される発光モジュール100Aについても、1〜4のうち任意の数の発光装置20が実装された発光モジュールが提供できることは明らかである。
次に、第3実施形態について説明する。
図7Aは、第3実施形態に係る発光モジュールの構成の一例を模式的に示す平面図である。図7Bは、第3実施形態に係る発光モジュールの構成の一例を模式的に示す平面図である。図7Cは、第3実施形態に係る発光モジュールの構成の一例を模式的に示す平面図である。
次に、第4実施形態について説明する。
図9Aは、第4実施形態に係る発光モジュールの構成の一例を模式的に示す斜視図である。図9Bは、第4実施形態に係る発光モジュールの構成の一例を模式的に示す平面図である。図9Cは、第4実施形態に係る第1実装基板を説明するための模式的に示す平面図である。図9Dは、第4実施形態に係る第2実装基板に実装される発光装置とサーミスタを説明するための模式的に示す平面図である。図9Eは、第4実施形態に係る第2実装基板を説明するための模式的に示す平面図である。
図9Cに示すように、第4実施形態に係る第1実装基板10dには、金属部11と、第1金属膜12、第2金属膜13、絶縁膜14に加え、更に、第3金属膜16、第4金属膜17が実装面上に設けられる。金属部11と、第1金属膜12とで構成される接続パターン15については、これまでの実施形態で説明してきた内容と同様である。
また、2つの第2金属膜13は、その間に第4金属膜17が設けられるため、2つの第2金属膜13の間の距離は、第1実装基板10aよりも大きい。2つの第4金属膜17はいずれも、2つの第2金属膜13に挟まれた位置に設けられている。
第3金属膜16と、第4金属膜17とは、これらが繋がった一つの金属膜を絶縁膜14の上に設け、その上に第3金属膜16と第4金属膜17に分かれるように絶縁膜14を設けて形成される。つまり、第3金属膜16と第4金属膜17とは、表面からは見えないが繋がっており、電気的に接続する。一方の第3金属膜16と一方の第4金属膜17とが繋がり、他方の第3金属膜16と他方の第4金属膜17とが繋がる。
発光モジュール100Fでは、主に、第1実装基板10dに実装される2つの発光装置20の半導体レーザ素子22が熱源となるため、サーミスタ90は、2つの発光装置20のいずれからも近く、かつ、どちらの発光装置20の出射光からも同じ距離となる位置に配置されるのが好ましい。つまり、2つの発光装置20に載置された複数の半導体レーザ素子22から出射される光の中心がレンズ部51の頂点を通過するように設計されている場合、上面視で、サーミスタ90は、一方の発光装置20の各レンズ部51の頂点を結ぶ直線と、他方の発光装置20の各レンズ部51の頂点を結ぶ直線とから等しい距離にある中間線と交わる。
一方で、サーミスタ90は、発光装置20から出射される出射光からの距離が近い位置に設けられるため、第2実装基板10eにおいては、発光装置20のレンズ部材29におけるレンズ部51の頂点に近い位置に設けられる。つまり、発光装置20に載置された複数の半導体レーザ素子22から出射される光の中心がレンズ部51の頂点を通過するように設計されている場合、上面視で、サーミスタ90は各レンズ部51の頂点を結ぶ直線と交わる。
このように、第4実施形態に係る発光モジュール100Fでは、実装基板10において、サーミスタ90を実装するための金属膜が設けられ、これにより、発光モジュール100Fを作動させているときの温度を測定することができる。そのため、測定された温度に応じて半導体レーザ素子22の動作を制御することができる。
図10Aは、一実施形態に係る発光モジュールをプロジェクタに適用する場合の実装の一例を模式的に示す斜視図である。図10Bは、一実施形態に係る発光モジュールの封止構造を説明するための斜視断面図である。図11Aは、一実施形態に係る発光モジュールをプロジェクタに適用する場合の実装の一例を模式的に示す斜視図である。図11Bは、図11Aの実施形態に係るプロジェクタの構成の一例を模式的に示す平面図である。図11Cは、図11Aの実施形態に係るプロジェクタの構成の一例を模式的に示す側面図である。図12Aは、一実施形態に係る発光モジュールをプロジェクタに適用する場合の実装の一例を模式的に示す斜視図である。図12Bは、図12Aの実施形態に係るプロジェクタの構成の一例を模式的に示す側面図である。図13は、一実施形態に係る発光モジュールの他の封止構造を説明するための斜視断面図である。
なお、これらの図面は、便宜上、適宜、プロジェクタの内部の一部を透過させて図示している。
密閉用部材60は、発光モジュールにおいて実装基板10に実装された発光装置20を囲う密閉空間を形成するための部材である。また、この密閉空間の内部にはプロジェクタの光学系が実装される。つまり、プロジェクタが投影する投影画像を生成するための光学ユニットが実装される。光学ユニットとしては、例えば、レンズ、ミラー、DMD(Digital Mirror Device)、プリズム等を含む。また、この他にも、液晶パネル、蛍光体ホイール、ロッドインテグレータ等を含む光学ユニットや、これらの各構成要素から適当な構成要素が利用された光学ユニットが構成されてもよく、適当な光学系が設計される。光学ユニットによって生成された投影画像が、密閉用部材60から外部へと出射され、プロジェクタのスクリーンに投射される。光集塵によるプロジェクタの出力低下の確率をより低減するためには、密閉用部材60と実装基板10によって形成される密閉空間に、光学ユニットを構成する部品の全部が収容されていることが好ましい。密閉用部材60を小型化する場合には、光学ユニットを構成する部品のうちの一部のみが密閉空間に収容されていてもよい。
第1実装基板10aの上には、発光装置20の周囲に設けられ、2つの発光装置20を取り囲む封止用部材70が設けられている。また、封止用部材70は、第2金属膜13が密閉空間の外に設けられるように、第1金属膜12と第2金属膜13の間に設けられる。これにより、発光装置20を外部電源に容易に接続することができる。また、封止用部材70は、第1実装基板10aの貫通孔が密閉空間の外に設けられるように、両側の貫通孔よりも内側に設けられる。これにより、密閉空間の形成において貫通孔の影響を考慮する必要がなくなる。密閉用部材60は、封止用部材70を介して第1実装基板10aと接合し、密閉空間を形成する。これにより、ほこり、樹脂アウトガス、グリースの有機成分等の光集塵を引き起こす物体が密閉用部材60内に進入することが防止される。
封止用部材70の材質としては、例えば、金属、樹脂、ゴム等が挙げられる。また、封止用部材70の材質としては、例えば、スポンジ、粘土等の、押さえつけると容易に変形する部材を用いてもよい。なお、封止用部材70に金属を用いる場合、封止用部材70が第2金属膜13から遠い側に設けられた第1金属膜12と接触することを避けるために充分な間隔をあけるのが好ましい。これにより、封止用部材70によってショートすることを防止できる。絶縁性の材料を用いれば、第1金属膜12や第2金属膜13と接触しても、封止用部材70が導通しないで済む。
プロジェクタ200Aでは、2枚の第1実装基板10aに4つの発光装置20が実装された発光モジュールが製造され、密閉用部材60Aで覆われている。また、封止用部材70は、第1実装基板10a毎に、2つの発光装置20を囲うようにして形成されている。 密閉用部材60Aは、第1実装基板10aと第1実装基板10aとの境界に跨って、凸状の第1押さえ部63を有する。第1押さえ部63は、それぞれの第1実装基板10aにおいて境界に沿って設けられた封止用部材70を押さえ、かつ、2枚の第1実装基板10aの境界を塞ぐ。なお、2枚の第1実装基板10aが境界で接合されている場合、第1押さえ部63はなくてもよい。例えば、各実装基板には部材公差があるため、2枚の第1実装基板10aを接合して実装基板10を形成するよりも、第1実装基板10a同士が接触しない幅をあけて並べて配置する形態が考えられる。なお、第1実装基板10a同士が離れすぎると発光モジュールやプロジェクタのサイズが大型化するため、小型化したい場合は幅を小さくするのがよい。例えば、0.1mm以上1.0mm以下の範囲で2枚の実装基板の間に幅を設けるとよい。また或いは、一方の実装基板から他方の実装基板までの距離が0.1mm以上1.0mm以下となるのがよいともいえる。このように幅をあけて実装する場合には、第1押さえ部63を設けることで、境界からの外気の侵入を防ぎ、密閉性を確保することができる。
なお、図10A及び図11Aで示した発光モジュールは一例であり、上述した製造方法で製造される発光モジュールのいずれを適用することもできる。つまり、第1実装基板10a及び第2実装基板10bの中から任意に1枚あるいは2枚の実装基板が選択されて実装基板10が形成された発光モジュールを適用することができる。また、第1発光装置20a及び第2発光装置20bの中から、それぞれが任意の数で実装基板10に実装された発光モジュールを適用することができる。
図12A、図12Bに示すプロジェクタ200Bは、密閉用部材60Bを備える。
プロジェクタ200Bでは、2枚の第1実装基板10aにそれぞれ2つの発光装置20が実装された発光モジュールを2つ製造し、更に2つの発光モジュールを並べている。従って、計8つの発光装置20が、密閉用部材60Bで覆われる。また、封止用部材70は、第1実装基板10a毎に形成されている。
プロジェクタ200Bでは、2つの実装基板10が、貫通孔が隣り合うように並べて配置されている。
密閉用部材60Bは、第1押さえ部63に加えて、2つの実装基板10の貫通孔を跨ぐ凸状の第2押さえ部64を有する。第2押さえ部64は、2つの実装基板10に設けられた封止用部材70を押さえて、密閉空間を形成する。各実装基板10は、実装基板10を放熱板に固定するための固定ネジ80が貫通孔に通されて固定される。第2押さえ部64を設けることで、貫通孔からの外気の侵入を防ぎ、密閉性を確保することができる。
10a、10c、10d 第1実装基板
10b、10e 第2実装基板
11 金属部
12 第1金属膜
13 第2金属膜
14 絶縁膜
15 接続パターン
16 第3金属膜
17 第4金属膜
20 発光装置
21 パッケージ
22 発光素子(半導体レーザ素子)
23 サブマウント
24 光反射部材
25 保護素子
26 ワイヤ
27 蓋部材
28 接着部
29 レンズ部材
30 凹部
31 凹部の底面
32 凹部の内側面
33 段差部
34 下面
35 枠部
36 底部
37 金属膜
38 金属膜
51 レンズ部
52 支持板部
60、60A、60B、60C 密閉用部材
63 第1押さえ部
64 第2押さえ部
65 突起部
70 封止用部材
80 固定ネジ
90 サーミスタ
100、100A、100B、100C、100D、100E、100F 発光モジュール
200、200A、200B プロジェクタ
Claims (15)
- 複数の発光素子が載置された発光装置を1又は複数実装した発光モジュールの製造における、前記発光モジュールの製造方法であって、
前記発光装置であって、搭載される発光素子の数が互いに1つ異なる第1発光装置及び第2発光装置を準備する工程と、
1つの前記発光装置に対応した接続パターンであって、同じ前記接続パターンが複数設けられた実装面を有する第1実装基板を準備する工程と、
前記第1実装基板の実装面に設けられた複数の前記接続パターンに対し、前記第1発光装置及び前記第2発光装置の中から選択された複数の前記発光装置を実装する工程と、
を含み、
少なくとも連続した3つの数から選択される任意の数の発光素子が搭載された前記発光モジュールの製造が可能な発光モジュールの製造方法。 - 前記第1実装基板は、同じ前記接続パターンが2つ設けられた前記実装面を有する請求項1に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記第1実装基板に設けられた前記接続パターンと同じ接続パターンが1つ設けられた実装面を有する第2実装基板を準備する工程と、
少なくとも前記第1実装基板及び前記第2実装基板を含む複数の実装基板の中から、前記発光モジュールの製造に用いる実装基板の数、或いは、数及び組合せを決定する工程と、
前記発光モジュールに前記第2実装基板を用いる場合に、前記第1発光装置及び前記第2発光装置の中から選択された1つの前記発光装置を前記第2実装基板の前記接続パターンに対し実装する工程と、
決定された数、或いは数及び組合せで前記発光装置が実装された前記第1実装基板及び前記第2実装基板のいずれか1つ以上を用いて、前記発光モジュールを形成する工程と、 を含む請求項2に記載の発光モジュールの製造方法。 - 前記発光モジュールの製造に用いる実装基板の数と組合せのパターンとして、少なくとも、前記第2実装基板を1つ用いる場合、前記第1実装基板を1つ用いる場合、前記第1実装基板と前記第2実装基板とを1つずつ用いる場合、及び、前記第1実装基板を2つ用いる場合、がある請求項3に記載の発光モジュールの製造方法。
- 外形が同じ前記第1実装基板及び前記第2実装基板を用いる請求項3又は4に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記第1実装基板は、同じ前記接続パターンが4つ設けられた前記実装面を有する請求項1に記載の発光モジュールの製造方法。
- 4つの前記発光装置が実装された前記発光モジュールを製造する場合に、2行2列の配列で4つの前記発光装置は実装される請求項1乃至6のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記発光モジュールにおいて、1行2列の配列構造にある2つの前記発光装置は、前記実装面上で互いに180度異なる向きで実装される請求項1乃至7のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記第1発光装置は、前記発光素子が3つ載置されており、
前記第2発光装置は、前記発光素子が4つ載置されている請求項1乃至8のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。 - 外形が同じで、外形の内側において載置される前記発光素子の数が異なる前記第1発光装置及び前記第2発光装置を用いる請求項1乃至9のいずれか1項に記載の発光モジュールの製造方法。
- 複数の発光素子が載置された発光装置である第1発光装置と、
前記第1発光装置よりも1つ多く発光素子が載置された発光装置である第2発光装置と、
1つの前記発光装置に対応した接続パターンであって、同じ前記接続パターンが複数設けられた実装面を有する第1実装基板と、を有し、
前記第1実装基板の実装面に設けられた複数の前記接続パターンに対して、1以上の前記第1発光装置及び1以上の前記第2発光装置が接続される発光モジュール。 - 前記第1実装基板は、同じ前記接続パターンが4つ、2行2列の配列で設けられた前記実装面を有する請求項11に記載の発光モジュール。
- 前記第1実装基板は、同じ前記接続パターンが2つ設けられた前記実装面を有し、
1つ又は2つの前記第1実装基板を有する請求項11に記載の発光モジュール。 - 前記第1実装基板に設けられた前記接続パターンと同じ接続パターンが1つ設けられた前記実装面を有する第2実装基板を更に有する請求項11に記載の発光モジュール。
- 請求項11乃至14のいずれか1項に記載の発光モジュールと、
前記発光モジュールの実装基板に設けられる封止用部材と、
前記封止用部材を介して前記実装基板と接合して密閉空間を形成する密閉用部材と、
形成された密閉空間内で、前記実装基板に実装される発光装置と、
形成された密閉空間内に設けられる光学ユニットと、
を有するプロジェクタ。
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