JP2022191243A - 光源装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラスキャップにおける光透過部の平坦性が改善され得る光源装置の製造方法を提供する。【解決手段】光源装置の製造方法は、キャップによってレーザダイオードを覆い、キャップを基板に固定することでレーザダイオードを気密に封止する工程を含む。キャップを用意する工程は、第１面、および第１面とは反対の側に位置する第２面を有するプレートで、二次元的に配列された複数の第１面から第２面に達する貫通孔を有するプレートを用意する工程と、プレートの第１面および第２面に金属層を形成する工程と、陽極接合によってプレートの第１面に第１のガラスシートを接合し、プレートの第２面に第２のガラスシートを接合して、複数の空洞を有するパネルを作製する工程と、パネルを切断することにより、貫通孔の間を横切る複数のバーを作製する工程と、複数のバーを切断することにより、各バーから個片化された複数のキャップを作製する工程とを含む。【選択図】図１４

Description

本開示は、光源装置の製造方法に関する。

発光素子としてレーザダイオードを備える光源装置の用途は、様々な分野に拡大しつつある。例えば、ヘッドマウントディスプレイ（Head-Mounted Display:ＨＭＤ）のように使用者の目に近い位置に表示部を備える表示デバイス（Near-Eye Display）が開発されつつある。

特許文献１に開示されている光源装置は、外形がほぼ直方体の形状を有するガラスキャップで基板上のレーザダイオードを覆う構造を有している。

国際公開第２０１７－１４９５７３号公報

特許文献１に記載の光源装置では、ガラスキャップにおける光透過部の平坦性が低下するおそれがある。

本開示は、ガラスキャップにおける光透過部の平坦性が改善され得る光源装置およびその製造方法を提供する。

本開示の光源装置は、例示的な実施形態において、レーザダイオードと、前記レーザダイオードを直接または間接的に支持する基板と、前記基板に固定され、前記レーザダイオードを覆うキャップと、を備える。前記キャップは、前記レーザダイオードから出射されるレーザ光を透過する第１ガラス部分と、第２ガラス部分とを含む。前記第１ガラス部分および前記第２ガラス部分の少なくとも一方はアルカリガラス領域を含み、前記第１ガラス部分および前記第２ガラス部分は、前記アルカリガラス領域に接触する導電層を介して接合されている。

本開示の光源装置の製造方法は、例示的な実施形態において、レーザダイオードを直接または間接的に支持する基板を用意する工程と、前記レーザダイオードから出射されるレーザ光を透過する第１部分と、第２部分とを含むキャップであって、前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方はアルカリガラス領域を含み、前記第１部分および前記第２部分は、前記アルカリガラス領域に接触する導電層を介して接合されている、キャップを用意する工程と、前記キャップによって前記レーザダイオードを覆い、前記キャップを前記基板に固定する工程と、を含む。

本開示の実施形態によれば、ガラスキャップにおける光透過部の平坦性が改善され得る光源装置およびその製造方法を提供することができる。

図１Ａは、本開示の実施形態における光源装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 図１Ｂは、本実施形態における製造工程途中の光源装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 図２は、本開示の実施形態における光源装置の他の例を模式的に示す斜視図である。 図３Ａは、本実施形態における光源装置のＹＺ面に平行な断面図である。 図３Ｂは、本実施形態における光源装置のＸＹ平面に平行な断面図である。 図４Ａは、他の実施形態における光源装置のＹＺ面に平行な断面図である。 図４Ｂは、他の実施形態の光源装置におけるＸＹ平面に平行な断面図である。 図５Ａは、更に他の実施形態における光源装置のＹＺ面に平行な断面図である。 図５Ｂは、更に他の本実施形態における光源装置のＸＹ平面に平行な断面図である。 図６は、図５Ａの実施形態におけるガラスキャップの分解斜視図である。 図７は、複数の第２ガラス部分を含むプレートの例を示す斜視図である。 図８は、複数のガラスキャップを個片化する前のバーの斜視図である。 図９は、プレートの上面（左側）およびＡ－Ａ線断面（右側）を模式的に示す図である。 図１０は、行および列状に配列された複数の孔を有するプレートの上面（左側）およびＡ－Ａ線断面（右側）を模式的に示す図である。 図１１は、金属層が形成されたプレートの上面（左側）およびＡ－Ａ線断面（右側）を模式的に示す図である。 図１２は、第１のガラスシートが接合されたプレートの上面（左側）およびＡ－Ａ線断面（右側）を模式的に示す図である。 図１３Ａは、反射防止膜の形成工程を模式的に示す断面図である。 図１３Ｂは、反射防止膜の形成工程を模式的に示す断面図である。 図１３Ｃは、反射防止膜の形成工程を模式的に示す断面図である。 図１４は、パネルの上面（左側）およびＡ－Ａ線断面（右側）を模式的に示す図である。 図１５は、バーからキャップが個片化される様子を示す図である。 図１６は、変形例におけるキャップの構成例を模式的に示す断面図である。 図１７は、図１６のキャップを備える光源装置の断面図である。 図１８は、他の変形例におけるキャップの分解斜視図である。 図１９は、この変形例における光源装置のＹＺ面に平行な断面図である。 図２０は、陽極接合を行う前の段階におけるプレート４２およびガラスシート４７、４８の一部断面を模式的に示す図である。 図２１は、格子溝状の凹部が形成されたプレートの上面（左側）およびＡ－Ａ線断面（右側）を模式的に示す図である。 図２２は、パターニングされた金属層がキャップに設けられた光源装置の構成例を模式的に示す断面図である。 図２３は、パターニングされた金属層がキャップに設けられた光源装置の他の構成例を模式的に示す断面図である。 図２４は、肉薄部４０Ｔｕの表面を底面とする窪みの深さＤ、ハーフダイシングによって形成される溝の幅Ｗｈ、パネル５０をフルカットするときの切断幅Ｗｆを模式的に示す断面図である。

まず、図１Ａおよび図１Ｂを参照して、本開示の実施形態における光源装置の概略構成を説明する。図１Ａは、本実施形態における光源装置１００の構成例を模式的に示す斜視図である。図１Ｂは、製造工程の途中における光源装置１００の構成例を模式的に示す斜視図である。図には、参考のため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が示されている。

図示されている光源装置１００は、レーザダイオード１０と、レーザダイオード１０を直接または間接的に支持する基板３０と、基板３０に固定され、レーザダイオード１０を覆うキャップ４０とを備えている。

キャップ４０は、レーザダイオード１０を収容する空洞４０Ｖを有しており、空洞４０Ｖは、図１Ｂに示されるように、基板３０に固定される前の状態において、下方に開放されている。キャップ４０の正面部分４０Ｆは、レーザダイオード１０から放射されたレーザ光１４を透過する透光性を有している。正面部分４０Ｆのレーザダイオード１０に対向する側（内側）の面は、平坦であり、典型的には平滑である。正面部分４０Ｆの外側および／または内側の表面には、反射防止膜が形成され得る。キャップ４０は、基板３０の主面３２に接合される下端面４０Ｅを有している。下端面４０Ｅは、空洞４０Ｖの解放面の周囲に位置している。図示される例において、空洞４０Ｖの形状は直方体であるが、空洞４０Ｖの形状は、直方体に限定されない。キャップ４０の構成および作製方法の詳細は、後述する。

レーザダイオード１０には、例えば、青色の光を放射するレーザダイオード、緑色の光を放射するレーザダイオード、または、赤色の光を放射するレーザダイオードなどを採用することができる。また、これら以外の光を放射するレーザダイオードを採用してもよい。

本明細書において、青色の光は、発光ピーク波長が４２０ｎｍ～４９４ｎｍの範囲内にある光である。緑色の光は、発光ピーク波長が４９５ｎｍ～５７０ｎｍの範囲内にある光である。赤色の光は、発光ピーク波長が６０５ｎｍ～７５０ｎｍの範囲内にある光である。

青色の光を発するレーザダイオード、または、緑色の光を発するレーザダイオードとして、窒化物半導体を含むレーザダイオードが挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、およびＡｌＧａＮを用いることができる。赤色の光を発するレーザダイオードとして、ＩｎＡｌＧａＰ系やＧａＩｎＰ系、ＧａＡｓ系やＡｌＧａＡｓ系の半導体を含むものが挙げられる。

レーザダイオード１０から放射されるレーザ光１４は、拡がりを有し、レーザ光１４の出射端面に平行な面において楕円形状のファーフィールドパターン（以下「ＦＦＰ」という。）を形成する。ＦＦＰは、出射端面から離れた位置におけるレーザ光１４の光強度分布によって規定される。この光強度分布において、ピーク強度値に対して１／ｅ^２以上の強度を有する部分をビーム断面と呼んでもよい。

本実施形態において、レーザダイオード１０は、レーザ光１４を出射する端面を有する端面出射型であるが、面発光型（ＶＣＳＥＬ）であってもよい。簡単のため、図では、レーザ光１４の中心軸が破線で示されている。実際のレーザ光１４は、上述したように、レーザダイオード１０の端面から出射された後、発散して拡がる。このため、レーザ光１４は、不図示のレンズを含む光学系によって、コリメートまたは収束され得る。そのような光学系は、典型的には、光源装置１００の外部に設けられる。コリメートまたは収束のためのレンズを含む光学系の少なくとも一部は、キャップ４０そのものに設けられたり、キャップ４０の空洞４０Ｖ内に配置されたりしていてもよい。

レーザ光１４の中心軸は、基板３０の主面３２に沿う方向（Ｚ軸方向に）に延びている。光源装置１００から外部に出たレーザ光１４は、光源装置１００の外部に配置されたミラーによって、例えば基板３０の主面３２に垂直な方向に反射されてもよい。

図の例において、レーザダイオード１０は、サブマウント２０に固定された状態で基板３０の主面３２上に実装されている。レーザダイオード１０は、サブマウント２０を介することなく、直接に、基板３０の主面３２に接合されていてもよい。これらの図において、レーザダイオード１０を外部回路に接続する配線の記載は省略されている。

基板３０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、セラミックに限らず金属で形成されていてもよい。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、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、銅タングステンを基板３０の主材料に用いるこ
とができる。

基板３０の上面および下面には、それぞれ複数の金属層が設けられ得る。基板３０の内部を通る金属により、上面における金属層と下面における金属層とを電気的に接続することができる。基板３０の下面には、上面における金属層とは電気的に接続しない金属層が形成され得る。基板３０の一例は、配線を内部および／または外側に備える多層セラミックス基板であり得る。

サブマウント２０は下面と、上面と、側面とを有し、典型的には、直方体の形状を有している。サブマウント２０は、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、または炭化ケイ素から形成され得る。サブマウント２０の上面には、レーザダイオード１０を基板３０上の配線に接続するための金属層が設けられ得る。

キャップ４０は、基板３０に支持されたレーザダイオード１０を覆った状態で基板３０に固定される。図示される例では、キャップ４０の下端面４０Ｅが基板３０の主面３２に接合される。このような接合は、金属などの無機材料、また有機材料の層を介して実現され得る。こうして、レーザダイオード１０は気密に封止され得る。図１Ａの光源装置１００を「半導体レーザパッケージ」と呼んでもよい。図の例において、１個の光源装置１００は１個のレーザダイオード１０を備えているが、本開示の実施形態は、そのような例に限定されない。キャップ４０が有する１個の空洞４０Ｖの内部に複数のレーザダイオード１０を配列してもよい。複数のレーザダイオード１０は、典型的には、それぞれ、レーザ光１４を同一の方向に出射するように、平行に配置され得る。

図２は、本開示の実施形態における光源装置の他の例を模式的に示す斜視図である。この例において、基板３０は、１個のサブマウント２０上に配列された３個のレーザダイオード１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを備えている。レーザダイオード１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、それぞれ、赤色、緑色、青のレーザ光１４を放射する。これらのレーザダイオード１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂが１個のキャップ４０の内部に収容されて気密に封止され得る。サブマウント２０の個数は、１個に限定されず、レーザダイオード１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂごとに分離されていてもよい。

レーザダイオード１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂのそれぞれから放射されたレーザ光１４は、不図示のビームコンバイナによって同軸のビームに結合され得る。レーザダイオード１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、それぞれ、異なるタイミングまたは同時にレーザ光１４を放射し得る。レーザ光１４の放射は、不図示の駆動回路によって制御される。

光源装置１００の動作時において、レーザダイオード１０から出射されたレーザ光１４は、キャップ４０の正面部分４０Ｆを透過する。この正面部分４０Ｆの外側および内側の少なくとも一方には、反射防止膜が形成され得る。キャップ４０の正面部分４０Ｆ以外の部分は、透光性を有している必要はない。

以下、図３Ａおよび図３Ｂを参照しながら、本実施形態におけるキャップ４０の構成例を詳細に説明する。図３Ａは、ＹＺ面に平行な断面であって、レーザ光１４の中心軸を含む断面を模式的に示す図である。図３Ｂは、図３Ａの１Ｂ－１Ｂ線の断面図であり、ＸＹ平面に平行な断面を示す図である。図３Ａは、図３Ｂの１Ａ－１Ａ線の断面図に相当する。

本実施形態におけるキャップ４０は、レーザダイオード１０から出射されるレーザ光１４を透過する平板状の第１部分（第１ガラス部分）４０Ａと、第１ガラス部分４０Ａとは異なる材料から形成された第２部分（第２ガラス部分）４０Ｂとを含む。第１ガラス部分４０Ａは、基板３０上においてレーザ光１４を横切る位置に配置されている。第２ガラス部分４０Ｂは、図３Ａに示されるように、第１ガラス部分４０Ａに対して平行に配置された平板状の部分４０Ｂ１と、図３Ｂに示される「コの字型（アルファベットのＣの字型）」の断面を有する部分４０Ｂ２とが一体的に連続した構造を有している。第２ガラス部分４０Ｂにおける「コの字型」の断面を有する部分４０Ｂ２は、図３Ｂに示されるように、レーザダイオード１０の側方に位置する一対の側壁部４０Ｓと、レーザダイオード１０の上方に位置して一対の側壁部４０Ｓを連結するカバー部４０Ｔを有している。このように、第２ガラス部分４０Ｂは、空洞４０Ｖを規定する形状を有している。

第１ガラス部分４０Ａおよび第２ガラス部分４０Ｂの少なくとも一方はアルカリガラスである。「アルカリガラス」は、Ｎａ^＋、Ｋａ^＋、Ｌｉ^＋などのアルカリ金属元素の可動イオンを含有するケイ酸化合物ガラスである。アルカリ酸化物の濃度が０．１質量％以下であるケイ酸化合物ガラスを「無アルカリガラス」と称する。なお、ケイ酸化合物ガラスの例は、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、および石英ガラスを含む。

第１ガラス部分４０Ａおよび第２ガラス部分４０Ｂは、導電層４０Ｍを介して接合されている。ある実施形態において、第１ガラス部分４０Ａは、アルカリガラスであり、第２ガラス部分４０Ｂの表面に形成された導電層４０Ｍに対して陽極接合されている。導電層４０Ｍは、異なる種類の金属が積層された構成を有していてもよい。例えば、第２ガラス部分４０Ｂの表面に下地層としてチタニウム層を堆積した後、その上にアルミニウム層を堆積し、それらの積層体から導電層４０Ｍを形成してもよい。導電層４０Ｍの材料は、このような例に限定されない。

陽極接合は、第２ガラス部分４０Ｂの電位よりも低い電位（例えば－５００ボルトから－１キロボルト）を第１ガラス部分４０Ａに与え、３００℃から４００℃程度に加熱することによって実現され得る。陽極接合の具体的な方法は、特に制限されず、公知の種々の方法を採用して実行され得る。陽極接合の結果として、第１ガラス部分４０Ａにおけるアルカリ金属元素の濃度は、導電層４０Ｍに接する領域で局所的に低下している。この例において、第２ガラス部分４０Ｂは、アルカリガラスから形成されていてもよいし、無アルカリガラス、または半導体（単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ素など）から形成されていてもよい。第２ガラス部分４０Ｂは透光性を有する必要はない。また、図３Ａの例では、導電層４０Ｍが接合面のみに存在しているが、導電層４０Ｍは、第２ガラス部分４０Ｂの空洞４０Ｖの側における表面（内側表面）に形成されていてもよい。キャップ４０を製造する方法の詳細な例については、後述する。

本開示の実施形態によれば、キャップ４０における光透過部（第１ガラス部分４０Ａ）が板状の第１ガラス部分４０Ａから構成されているため、その表面を平滑にすることが容易である。また、接合の前に第１ガラス部分４０Ａの表面に反射防止膜を形成しておくことも可能である。このため、キャップ４０が小型化されても、キャップ４０の内側表面に歩留り良く反射防止膜を形成することが可能になる。

本開示の実施形態で採用され得るキャップ４０の構成は、図３Ａおよび図３Ｂに示す例に限定されない。図４Ａおよび図４Ｂを参照して、他の構成例を説明する。図４Ａは、この例における光源装置１００のＹＺ面に平行な断面図である。図４Ｂは、図４Ａの１Ｂ－１Ｂ線の断面図である。なお、図４Ａは、図４Ｂの１Ａ－１Ａ線の断面図に相当する。

図４Ｂおよび図４Ａに示される例において、キャップ４０の第２ガラス部分４０Ｂは、内壁面に曲面を含む形状を有している。このように、キャップ４０の空洞４０Ｖは、直方体以外の形状を有していてもよい。

次に図５Ａおよび図５Ｂを参照して、更に他の構成例を説明する。図５Ａは、この例における光源装置１００のＹＺ面に平行な断面図である。図５Ｂは、図５Ａの１Ｂ－１Ｂ線の断面図である。なお、図５Ａは、図５Ｂの１Ａ－１Ａ線の断面図に相当する。

図５Ｂおよび図５Ａに示される例において、キャップ４０は、レーザダイオード１０を間に置いて第１ガラス部分４０Ａに対向する第３ガラス部分４０Ｃを含む。第２ガラス部分４０Ｂは、図５Ａに示されるように、第１ガラス部分４０Ａと第３ガラス部分４０Ｃとを連結している。第２ガラス部分４０Ｂは、図５Ｂに示されるように、「コの字型（Ｃの字型）」の形状を有している。第２ガラス部分４０Ｂおよび第３ガラス部分４０Ｃの少なくとも一方はアルカリガラスである。ある実施形態において、第３ガラス部分４０Ｃは、アルカリガラスであり、第２ガラス部分４０Ｂの表面に形成された導電層４０Ｍに対して陽極接合されている。陽極接合の結果として、第３ガラス部分４０Ｃにおけるアルカリ金属元素の濃度は、導電層４０Ｍに接する領域で局所的に低下している。なお、第２ガラス部分４０Ｂがアルカリガラスから形成され、第１ガラス部分４０Ａおよび第３ガラス部分４０Ｃが無アルカリガラスから形成されていても良いし、これらのすべてがアルカリガラスから形成されていてもよい。

図５Ａおよび図５Ｂに示されるキャップ４０は、図６に示されるように、第１ガラス部分４０Ａおよび第３ガラス部分４０Ｃが、中央に位置する第２ガラス部分４０Ｂに両側から接合した構造を有している。なお、図３Ａから図４Ｂを参照しながら説明した第２ガラス部分４０Ｂは、図５Ａに示される第２ガラス部分４０Ｂおよび第３ガラス部分４０Ｃが同一のガラス材料から形成された一体部品に相当する。

図７は、複数の第２ガラス部分４０Ｂ（図６参照）を形成するためのプレート４２の例を示す斜視図である。このプレート４２は、２行３列に配列された６個の貫通孔４２Ｈを有している。この貫通孔４２Ｈを２枚のガラスシート４７、４８でプレート４２の両側から塞ぐことにより、１枚のパネル５０を作製することができる。そのパネル５０を図７の横方向に沿って分割することにより、図８に示されるバー６０を得ることができる。このような１本のバー６０からは３個のキャップを作製することが可能である。

以下、多数のキャップ４０を効率的に製造する方法の実施形態をより詳細に説明する。

まず、図９を参照する。図９は、プレート４２の上面（左側）およびＡ－Ａ線断面（右側）を模式的に示す図である。プレート４２は、第１面（上面）４４、および、第１面４
４とは反対の側に位置する第２面（下面）４６を有している。図に示されるように、プレート４２は、第１面４４内における第１の方向Ｄｘおよび第１の方向Ｄｘに交差する第２の方向Ｄｙに沿って二次元的に配列された複数の貫通孔４２Ｈを有している。貫通孔４２Ｈは、第１面４４から第２面４６に達している。この例において、第１の方向ＤｘはＸ軸に平行であり、第２の方向ＤｙはＹ軸に平行である。各貫通孔４２Ｈは、Ｚ軸方向に沿って延びている。

貫通孔４２Ｈは、例えば、ガラスまたは半導体の基板（厚さ：例えば０．５～４ｍｍ）を用意し、この基板を加工することによって形成され得る。加工の例は、マスクパターンの形成、サンドブラスト加工、および、エッチング加工などを含む。このような加工技術によれば、第１面４４から第２面４６に達する貫通孔４２Ｈを形成する代わりに、第１面４４から第２面４６に向かって窪んだ孔４２Ｒを形成することも可能である。図１０に示す例では、各孔４２Ｒの形状および位置を規定する開口部を有するマスク４５でプレート４２の第１面４４を覆った後、マスク４５の開口部から、プレート４２の露出部分が選択的に除去されている。図１０のプレート４２は、行および列状に配列された複数の孔４２Ｒを有している。これらの孔４２Ｒの深さを拡大すれば、貫通孔４２Ｈが得られる。孔４２Ｒまたは貫通孔４２ＨのＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向のサイズは、それぞれ、例えば、１～５ｍｍ、２～５ｍｍ、および０．５～４ｍｍである。

次に、図１１を参照する。図１１は、複数の貫通孔４２Ｈが設けられたプレート４２の第１面４４に金属層４９Ｍを堆積した状態を示している。このあと、図１２に示すように、金属層４９Ｍが形成されたプレート４２の第１面４４側に第１のガラスシート（厚さ：例えば０．２～１．０ｍｍ）４７を接合する。金属層４９Ｍの典型例は、アルミニウムの層（厚さ：例えば５０～１０００ｎｍ）である。金属層４９Ｍは、アルミニウム以外の例えばチタン金属から形成されていてもよい。接合は、前述したように、陽極接合によって行われ得る。その後、第２面４６の側から貫通孔４２Ｈを介して、第１のガラスシート４７の内面側に反射防止膜を形成してもよい。第１のガラスシート４７の内面は、図１Ｂに示されるキャップ４０の正面部分４０Ｆの内側表面に相当する。本実施形態によれば、例えばスパッタリングなどの薄膜堆積技術を用いてキャップ４０の内部に反射防止膜を形成することが容易になる。

図１３Ａおよび図１３Ｂは、それぞれ、反射防止膜の形成工程の一例を模式的に示す断面図である。この例においては、まず、図１３Ａに示されるように、プレート４２の第２面４６に対向する側に反射防止膜を構成する材料のターゲット４６Ｔを配置する。具体的には、例えばスパッタリング装置の体積チャンバ内にプレート４２を装填する。プレート４２とターゲット４６Ｔとの間には、マスク４６Ｍが配置される。マスク４６Ｍは、プレート４２の貫通孔４２Ｈに整合する大きさおよび位置に開口部を有している。プラズマによってターゲット４６Ｔのスパッタリングを行うことにより、マスク４６Ｍの開口部を通してターゲット材料が貫通孔４２Ｈの内壁および第１のガラスシート４７の露出面に堆積される。その結果、図１３Ｂに示されるように、反射防止膜５５が形成される。

反射防止膜５５の形成方法は、このような例に限定されない。プレート４２の第２面４６における貫通孔４２Ｈ以外の領域をマスクによって被覆した後、その他の薄膜堆積技術により、気相または液相から反射防止膜５５の堆積を実現してもよい。この場合、反射防止膜５５を形成した後、不要なマスクは除去される。なお、プレート４２が貫通孔４２Ｈではなく、孔４２Ｒを有する場合、接合前の第１のガラスシート４７に反射防止膜５５のパターンを前もって形成しておけばよい。

図１３Ｃは、反射防止膜５５のパターンが形成された第１のガラスシート４７をプレート４２の第１面４４に接合する様子を模式的に示す断面図である。第１のガラスシート４７は、複数の孔４２Ｒに整合する形状および大きさを有するようにパターニングされた反射防止膜５５を片面に有している。図示される例において、第１のガラスシート４７の正面側の面にも一様な厚さを有する連続した１枚の反射防止膜５５が形成されている。正面側に反射防止膜が形成された第１のガラスシート４７は、図１３Ａおよび図１３Ｂを参照しながら説明した方法でも採用され得る。なお、第１のガラスシート４７の正面側に反射防止膜を形成するタイミングは、陽極接合がすべて完了した後であってもよい。

次に、前述した陽極接合の条件と同様の条件で陽極接合を行い、金属層４９Ｍが形成されたプレート４２の第２面４６側に第２のガラスシート（厚さ：例えば０．２～１．０ｍｍ）４８を接合する。こうして、図１４に示されるような複数の空洞４０Ｖを有するパネル５０が得られる。簡単のため、反射防止膜５５の記載は省略されている。なお、プレート４２が例えばシリコンなどの半導体から形成されている場合、金属層４９Ｍは不要である。

次に、第１の方向Ｄｘに沿ってパネル５０を切断する。具体的には、第１の切断面Ｃ１が第１の方向Ｄｘに直線状に並んだ複数の貫通孔（空洞４０Ｖ）を横切り、かつ、第１の切断面Ｃ１に平行な第２の切断面Ｃ２が、第２の方向Ｄｙに隣接する貫通孔（空洞４０Ｖ）の間を横切るようにパネル５０を切断して、パネル５０を複数のバー６０に分割する。分割は、例えばダイシングソーを用いて実行され得る。

図１５の上段には、第１の切断面Ｃ１によって切り離された２本のバー６０が模式的に示されている。図１５の下段に示されるように、各バー６０において第１の方向Ｄｘに隣接する貫通孔（空洞４０Ｖ）の間を第２の方向Ｄｙに沿って切断することにより、各バー６０から個片化された複数のキャップ４０を作製することができる。各キャップ４０は、第３の切断面Ｃ３に沿って分割されている。キャップ４０の下端面、上面、および側面は、それぞれ、切断面Ｃ１、Ｃ２、およびＣ３によって形成されているが、図の紙面に平行な面は、ガラスシート４７、４８によって規定されている（図１４参照）。切断面Ｃ１、Ｃ２、およびＣ３は、ダイシングなどの加工によって形成された粗い表面を有している可能性がある。しかし、レーザ光は、第１のガラスシート４７から形成された平滑な部分を透過するため、加工面による悪影響を受けない。このように本実施形態によれば、第１のガラスシート４７の平坦性および平滑性が製造工程中に損なわれないため、キャップ４０のレーザ光を透過させる部分は優れた平滑性を発揮し得る。なお、切断面Ｃ１、Ｃ２、およびＣ３が粗い表面を有している場合、研磨などにより平坦化加工を実施してもよい。特に支持基板との接合面については平坦であることが好ましい。

この方法により、それぞれが図５Ａおよび図５Ｂに示される構成を有する多数のキャップ４０が作製され得る。各キャップ４０における第１ガラス部分４０Ａおよび第３ガラス部分４０Ｃは、それぞれ、第１のガラスシート４７の一部および第２のガラスシート４８の一部から形成され、第２ガラス部分４０Ｂはプレート４２の一部から形成される。また、導電層４０Ｍは、金属層４９Ｍの一部から形成される。

図１０に示される状態のプレート４２を使用すれば、それぞれが図３Ａおよび図３Ｂに示される構成を有する多数のキャップ４０を作製することができる。その場合、各キャップ４０における第１ガラス部分４０Ａは、第１のガラスシート４７の一部から形成され、第２ガラス部分４０Ｂはプレート４２の一部から形成される。導電層４０Ｍは、金属層４９Ｍの一部から形成される。

こうして作製されたキャップ４０を利用することにより、図１Ａに示される光源装置１００を得ることができる。

本開示の実施形態によれば、高さ（Ｙ方向サイズ）が例えば２ミリメートル以下のキャップ４０を大量に生産することが可能になる。また、キャップ４０に反射防止膜を適切に形成することが容易であるため、レーザ光の透過率を高め、迷光の発生を抑制することも可能になる。

以下、上記実施形態の改変例を説明する。

上記の実施形態では、第１ガラス部分４０Ａおよび第２ガラス部分４０Ｂの少なくとも一方がアルカリガラスであるが、第１ガラス部分４０Ａまたは第２ガラス部分４０Ｂの全体がアルカリガラスである必要はない。具体的には、第１ガラス部分４０Ａおよび第２ガラス部分４０Ｂの少なくとも一方がアルカリガラス領域を含み、かつ、第１ガラス部分４０Ａおよび第２ガラス部分４０Ｂが、そのアルカリガラス領域に接触する導電層４０Ｍを介して接合されていてもよい。

キャップ４０が、レーザダイオード１０を間に置いて第１ガラス部分４０Ａに対向する第３ガラス部分４０Ｃを含み、第２ガラス部分４０Ｂが第１ガラス部分４０Ａと第３ガラス部分４０Ｃとを連結している形態では、第２ガラス部分４０Ｂおよび第３ガラス部分４０Ｃの少なくとも一方がアルカリガラス領域を含み、かつ、第２ガラス部分４０Ｂおよび第３ガラス部分４０Ｃが、そのアルカリガラス領域に接触する他の導電層４０Ｍを介して接合されていてもよい。

図１６および図１７を参照して、本実施形態の変形例を説明する。図１６はキャップ４０の構成例を模式的に示す断面図である。図１７は、このキャップ４０を備える光源装置１００の断面図である。図１６に示されているキャップ４０は、第１ガラス部分４０Ａ、第２ガラス部分４０Ｂ、および第３ガラス部分４０Ｃを有している。第１ガラス部分４０Ａは、アルカリガラス領域７０Ａと、アルカリガラス領域７０Ａに連結した無アルカリガラス領域７２Ａとを有している。また、第３ガラス部分４０Ｃは、アルカリガラス領域７０Ｃと、アルカリガラス領域７０Ｃに連結した無アルカリガラス領域７２Ｃとを有している。この例における第２ガラス部分４０Ｂは、無アルカリガラス領域７０Ｂを有しているが、アルカリガラス領域は有していない。第２ガラス部分４０Ｂは、導電層４０Ｍに接触するアルカリガラス領域を有してもよい。

図１６の例において、無アルカリガラス領域７２Ａおよび無アルカリガラス領域７２Ｃは、いずれも、薄板の形状を有している。そして、アルカリガラス領域７０Ａおよびアルカリガラス領域７０Ｃは、それぞれ、無アルカリガラス領域７２Ａおよび無アルカリガラス領域７２Ｃの所定の位置に設けられている。図１６の左側にある白抜きの矢印は、第１ガラス部分４０Ａにおけるアルカリガラス領域７０Ａが、第２ガラス部分４０Ｂの導電層４０Ｍに接合されることを模式的に示している。同様に、図１６の右側にある白抜きの矢印は、第３ガラス部分４０Ｃにおけるアルカリガラス領域７０Ｃが、第２ガラス部分４０Ｂの導電層４０Ｍに接合されることを模式的に示している。これらの接合は、前述した陽極接合によって実現される。このようなキャップ４０を製造するには、図１４におけるガラスシート４７のうち、プレート４２の第１面４４に対向する領域にアルカリガラス領域７０Ａを設ければよい。同様に、図１４におけるガラスシート４８のうち、プレート４２の第２面４６に対向する領域にはアルカリガラス領域７０Ｃが設けられる。プレート４２の第１面４４および第２面４６は、図１４の左側の図からわかるように、ＹＸ面に沿って拡がる格子形状を有している。このため、アルカリガラス領域７０Ａ、７０Ｃも、それぞれ、ガラスシート４７、４８上において、ＹＸ面に沿って拡がる格子形状を有していることが望ましい。

このように陽極接合によってキャップ４０を作製するには、陽極接合に用いられる金属層に接する部分にアルカリガラス領域が存在していればよく、その金属層の一方の側に位置するガラス部分の全体がアルカリガラスから形成されている必要はない。

次に、図１８から図２３を参照して、他の変形例を説明する。

まず、図１８および図１９を参照する。図１８は、この変形例におけるキャップ４０の分解斜視図である。図１９は、この変形例における光源装置１００のＹＺ面に平行な断面図である。

図１８の変形例において、キャップ４０の第２ガラス部分４０Ｂは、カバー部４０Ｔにおける肉薄部４０Ｔｕと、側壁部４０Ｓにおける肉薄部４０Ｓｕとを有している。より詳細には、第２ガラス部分４０Ｂは、肉薄部４０Ｔｕ、４０Ｓｕと、肉薄部４０Ｔｕよりも厚い肉厚部４０Ｔａ、および、肉薄部４０Ｓｕよりも厚い肉厚部４０Ｓａとを有している。肉薄部４０Ｔｕおよび肉厚部４０Ｔａの厚さは、カバー部４０ＴのＹ軸方向のサイズである。肉薄部４０Ｓｕおよび肉厚部４０Ｓａの厚さは、側壁部４０ＳのＸ軸方向のサイズである。

図１９に示されるように、肉薄部４０Ｔｕと肉厚部４０Ｔａとの厚さの差は、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲にある。肉薄部４０Ｓｕと肉厚部４０Ｓａとの厚さの差も同様である。肉薄部４０Ｔｕ、Ｓｕを形成する方法は後述する。

キャップ４０は、基本的には、図９から図１５を参照しながら説明した方法と同様の方法で作製され得る。異なる点は、陽極接合を行う前の段階において、プレート４２の第１面（上面）４４からプレート４２の一部を削り取り、肉薄部４０Ｔｕ、４０Ｓｕを形成することにある。

図２０は、陽極接合を行う前の段階におけるプレート４２およびガラスシート４７、４８の一部断面を模式的に示す図である。プレート４２の貫通孔４２Ｈが位置する部分では、第１面４４および第２面４６を点線で示している。肉薄部４０Ｔｕ、４０Ｓｕは、ダイシング技術でプレート４２を加工（ハーフダイシング）し、プレート４２の第１面４４にプレート４２の厚さよりも浅い格子状の溝を形成することによって形成され得る。格子状の溝は、最終的にキャップ４０を個片化するときの切断面を通るように形成される。格子状の溝の深さ、すなわちＺ方向のサイズは、プレート４２の厚さの例えば３０％以上７０％以下であり得る。ハーフダイシングの溝幅（溝のＹ方向またはＸ方向のサイズ）は、例えば５０μｍ～３ｍｍである。

図２１は、格子状の溝を形成したプレート４２にガラスシート４７、４８を接合した状態を示している。ハーフダイシング工程によって形成された格子状の溝は、Ｘ軸方向に延びる複数の凹部４０Ｔｘと、Ｙ軸方向に延びる複数の凹部４０Ｓｙとによって構成されている。陽極接合によって作製される図２１のパネル５０を分割することにより、本変形例のキャップ４０を得ることができる。パネル５０を分割する方法は、図１５を参照しながら説明した方法と同様である。

この変形例によれば、パネル５０を分割するとき、分割するラインに沿って格子溝状の凹部４０Ｔｘ、４０Ｓｙが存在している。凹部４０Ｔｘ、４０Ｓｙの位置では、プレート４２が薄くなっており、切断が容易である。このため、ダイシングなどによってパネル５０を分割するとき、パネル５０に割れ、欠けが発生することを抑制または防止することが可能である。その結果、個々のキャップ４０の形状が損なわれず、良品化率、すなわち歩留まりが向上する。

図２２は、キャップ４０の肉薄部４０Ｔｕを利用して、パターニングされた金属層（金属層のパターン）８０をキャップ４０の上面、具体的には肉薄部４０Ｔｕの表面、に設けた光源装置１００の構成例を模式的に示す断面図である。金属層８０は、文字、図形、および記号のように人が視覚によって識別できるパターン、または、バーコードのように電気機械によって復号され得るパターンを有している。これらのパターンは、個々の光源装置１００に与えられる識別情報、製造ロットに関する情報、アライメントパターン、クロックパターンなどの多様な情報を含み得る。パターニングされた金属層８０の例は、線形バーコード、２Ｄバーコード、データマトリックス（ＤａｔａＭａｔｒｉｘ）などの光
学マークとして機能し得る。

ある好ましい実施形態において、金属層８０は、陽極接合に用いられる導電層４０Ｍをキャップ４０の第２ガラス部分４０Ｂに堆積するときに同時に堆積され得る。このようにして堆積された金属層８０の層構成は、導電層４０Ｍの層構成と同一である。金属層８０のパターニングは、リフトオフ法によって行われてもよいし、レーザマーキング法または他のエッチング法によって行われてもよい。導電層４０Ｍと金属層８０を同一の工程で堆積することにより、識別情報を担うマークの形成を効率的に実現することが可能になる。図２２の例では、金属層８０が肉薄部４０Ｔｕの表面に堆積されており、キャップ４０の上面に形成されているが、他の肉薄部４０Ｓｕに形成されてもよい。金属層８０がキャップ４０の窪んだ部分の底面に形成されることにより、金属層８０による不要な突出部の形成を避けることができ、キャップ４０の外形を所定の収容空間内に収めることができる。

なお、肉薄部４０Ｔｕ、Ｓｕの表面を底面とする窪みの深さＤは、前述のハーフダイシングによって形成される溝の幅Ｗｈの半分よりも狭い。より詳細には、プレート４２をフルカットするときの切断幅をＷｆとすると、およそ、Ｄ＝（Ｗｈ－Ｗｆ）／２の関係にあり、例えば１０～２００μｍ程度である。このため、金属層８０が形成されるキャップ４０の窪んだ部分は、ハーフダイシングによって形成する溝の幅Ｗｈを、例えば第２の切断面Ｃ２を形成するときにプレート４２に形成する切断幅よりも大きくすることで実現される。図２４は、肉薄部４０Ｔｕの表面を底面とする窪みの深さＤ、ハーフダイシングによって形成される溝の幅Ｗｈ、パネル５０をフルカットするときの切断幅Ｗｆを模式的に示す断面図である。フルカットの切断面Ｃ１、Ｃ２を例えばブレードによって形成する場合、切断幅Ｗｆは、ブレード幅に相当する。

なお、図２１では、第１の切断面Ｃ１が通る凹部４０Ｔｘの溝幅と、第２の切断面Ｃ２が通る凹部４０Ｔｘの溝幅とが同じ大きさで記載されている。第１の切断面Ｃ１が通る凹部４０Ｔｘの溝幅は、パネル５０を分割するときの切断幅以下であることが好ましい。第１の切断面Ｃ１は、キャップ４０の下端面４０Ｅを規定する面である（図１５参照）。図１８に示されるように、キャップ４０の下端面４０Ｅは、基板３０の主面３２に接合されるため、平坦であることが好ましい。したがって、第１の切断面Ｃ１が形成される部分に凹部４０Ｔｘをハーフダイシングによって形成するとき、その溝幅Ｗｈは、プレート４２をフルカットするときの切断幅Ｗｆ以下にすることが好ましい。しかし、第１の切断面Ｃ１にハーフダイシングによる凹凸が存在する場合であっても、切断後に研磨などを行って平坦化をすればよい。

図２３は、パターニングされた金属層８０がキャップ４０の肉薄部４０Ｔｕに設けられた光源装置１００の他の構成例を模式的に示す断面図である。この例において、キャップ４０は、図１０を参照しながら説明した方法でプレート４２を作製した後、プレート４２に格子溝状の肉薄部４０Ｔｕ、４０Ｓｕを形成することにより得られる。

図２２および図２３には、キャップ４０の第１ガラス部分４０Ａに形成された反射防止膜５５が記載されている。これらの例において、反射防止膜５５は、キャップ４０の正面
部分４０Ｆとして機能する第１ガラス部分４０Ａの内側だけではなく、外側にも形成されている。反射防止膜５５の形成位置は、図示される例に限定されない。

本開示の光源装置は、光透過部の平滑性に優れ、小型化に適したキャップを備えているため、ヘッドマウントディスプレイなどの小型光源として好適に利用され得る。本開示の光源装置の製造方法は、そのようなキャップの効率的な量産化を実現し得るため、レーザダイオードを備える光源装置の製造コストを低下し得る。

１０・・・レーザダイオード、１２・・・レーザダイオードの出射端面、２０・・・サブマウント、３０・・・基板、３２・・・基板の主面、４０・・・キャップ、４０Ａ・・・第１ガラス部分、４０Ｂ・・・第２ガラス部分、４０Ｃ・・・第３ガラス部分、１００・・・光源装置

Claims (10)

1. レーザダイオードを直接または間接的に支持する基板を用意する工程と、
   前記レーザダイオードから出射されるレーザ光を透過する第１部分と、第２部分とを含むキャップであって、前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方はアルカリガラス領域を含み、前記第１部分および前記第２部分は、前記アルカリガラス領域に接触する導電層を介して接合されている、キャップを用意する工程と、
   前記キャップによって前記レーザダイオードを覆い、前記キャップを前記基板に固定することで前記レーザダイオードを気密に封止する工程と、
   を含み、
   前記キャップを用意する工程は、
   第１面、および、前記第１面とは反対の側に位置する第２面を有するプレートであって、前記第１面内における第１の方向および前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って二次元的に配列された複数の、前記第１面から前記第２面に達する、貫通孔を有するプレートを用意する工程と、
   前記プレートの前記第１面および前記第２面のそれぞれに金属層を形成する工程と、
   陽極接合によって前記プレートの前記第１面に第１のガラスシートを接合し、前記プレートの前記第２面に第２のガラスシートを接合して、複数の空洞を有するパネルを作製する工程と、
   前記第１の方向に沿って前記パネルを切断することにより、第１の切断面が前記第１の方向に直線状に並んだ複数の前記貫通孔を横切り、かつ、前記第１の切断面に平行な第２の切断面が、前記第２の方向に隣接する前記貫通孔の間を横切る、複数のバーを作製する工程と、
   前記複数のバーのそれぞれにおいて前記第１の方向に隣接する前記貫通孔の間を前記第２の方向に沿って切断することにより、各バーから個片化された複数の前記キャップを作製する工程と、
   を含み、
   前記第１部分は、前記第１のガラスシートの一部から形成され、
   前記第２部分は、前記プレートの一部から形成され、
   前記導電層は、前記金属層の一部から形成されている、光源装置の製造方法。
2. 前記プレートは、アルカリガラスから形成されており、
   前記第１および第２のガラスシートは、無アルカリガラスから形成されている、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記プレートは、無アルカリガラスまたは半導体から形成されており、
   前記第１および第２のガラスシートは、アルカリガラスから形成されている、請求項１に記載の製造方法。
4. 前記第１のガラスシートは、前記アルカリガラス領域と、前記アルカリガラス領域に連結した無アルカリガラス領域とを有し、
   前記陽極接合によって前記プレートの前記第１面に前記第１のガラスシートを接合するとき、前記第１のガラスシートの前記アルカリガラス領域を前記金属層に接触させる、請求項１に記載の製造方法。
5. 前記第２のガラスシートは、前記アルカリガラス領域と、前記アルカリガラス領域に連結した無アルカリガラス領域とを有し、
   前記陽極接合によって前記プレートの前記第２面に前記第２のガラスシートを接合するとき、前記第２のガラスシートの前記アルカリガラス領域を前記金属層に接触させる、請求項１または４に記載の製造方法。
6. レーザダイオードを直接または間接的に支持する基板を用意する工程と、
   前記レーザダイオードから出射されるレーザ光を透過する第１部分と、第２部分とを含むキャップであって、前記第１部分および前記第２部分の少なくとも一方はアルカリガラス領域を含み、前記第１部分および前記第２部分は、前記アルカリガラス領域に接触する導電層を介して接合されている、キャップを用意する工程と、
   前記キャップによって前記レーザダイオードを覆い、前記キャップを前記基板に固定することで前記レーザダイオードを気密に封止する工程と、
   を含み、
   前記キャップを用意する工程は、
   第１面、および、前記第１面とは反対の側に位置する第２面を有するプレートであって、前記第１面内における第１の方向および前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って二次元的に配列された複数の、前記第１面から前記第２面に向かう、凹部を有するプレートを用意する工程と、
   前記プレートの前記第１面に金属層を形成する工程と、
   陽極接合によって前記プレートの前記第１面にガラスシートを接合して、複数の空洞を有するパネルを作製する工程と、
   前記第１の方向に沿って前記パネルを切断することにより、第１の切断面が前記第１の方向に直線状に並んだ複数の前記凹部を横切り、かつ、前記第１の切断面に平行な第２の切断面が、前記第２の方向に隣接する前記凹部の間を横切る、複数のバーを作製する工程と、
   前記複数のバーのそれぞれにおいて前記第１の方向に隣接する前記凹部の間を前記第２の方向に沿って切断することにより、各バーから個片化された複数の前記キャップを作製する工程と、
   を含み、
   前記第１部分は、前記ガラスシートの一部から形成され、
   前記第２部分は、前記プレートの一部から形成され、
   前記導電層は、前記金属層の一部から形成されている、光源装置の製造方法。
7. 前記プレートは、アルカリガラスから形成されており、
   前記ガラスシートは、無アルカリガラスから形成されている、請求項６に記載の製造方法。
8. 前記プレートは、無アルカリガラスまたは半導体から形成されており、
   前記ガラスシートは、アルカリガラスから形成されている、請求項６に記載の製造方法。
9. 前記ガラスシートは、前記アルカリガラス領域と、前記アルカリガラス領域に連結した無アルカリガラス領域とを有し、
   前記陽極接合によって前記プレートの前記第１面に前記ガラスシートを接合するとき、
   前記ガラスシートの前記アルカリガラス領域を前記金属層に接触させる、請求項６に記載の製造方法。
10. 前記キャップを用意する工程は、
    前記複数のバーを作製する工程の前において、前記プレートの前記第２の切断面が形成される部分に、前記プレートの厚さよりも浅い溝を形成するハーフダイシング工程を含み、
    前記溝の幅は、前記第２の切断面を形成するときに前記プレートに形成される切断幅よりも大きい、請求項１から９のいずれか１項に記載の製造方法。

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