JP2023126349A - Light-emitting device - Google Patents

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一真 ▲高▼鶴
Ryo Takayasu
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Abstract

To achieve a package that suppresses cracking, breakage, and delamination on a light-emitting device.SOLUTION: A light-emitting device has a base part and a frame part. The base part has a light-emitting element, a first surface on which the light-emitting element is arranged, and a convex part formed on a side of the first surface outside of an area on which the light-emitting element is arranged. The frame part is made of a material as a main material having a coefficient of thermal expansion different from that of the main material used on the base part. The frame part has a bonding surface to be bonded to a protruding upper surface of the convex part of the base part and surrounds the light-emitting element arranged on the first surface.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device.

従来より、枠と底面を有するパッケージにLED素子や半導体レーザ素子などの発光素子を配置した発光装置が知られている。例えば、特許文献1には、セラミック積層体と金属材料からなる放熱部材を有して構成される半導体素子収納用パッケージが開示されている。また、放熱部材の上に半導体素子が配された状態で半導体素子収納用パッケージに蓋体を接合し、半導体素子が収納された半導体装置が製造される。 2. Description of the Related Art Conventionally, light emitting devices have been known in which a light emitting element such as an LED element or a semiconductor laser element is arranged in a package having a frame and a bottom surface. For example, Patent Document 1 discloses a semiconductor element housing package that includes a ceramic laminate and a heat dissipation member made of a metal material. Furthermore, a lid is joined to the semiconductor element housing package with the semiconductor element placed on the heat dissipation member, and a semiconductor device housing the semiconductor element is manufactured.

特許文献1にも記載されるように、半導体素子が作動すると、これに起因した熱が発生する。この熱の影響は、半導体装置を構成する半導体素子収納用パッケージにも影響を与える。ここで、一般に、セラミックと金属とでは、熱膨張係数や材料の強度が異なる。また、材料の性質としての割れにくさや曲がりにくさなども異なる。 As described in Patent Document 1, when a semiconductor element operates, heat is generated due to this operation. The influence of this heat also affects the semiconductor element housing package constituting the semiconductor device. Generally, ceramics and metals have different thermal expansion coefficients and material strengths. In addition, the properties of the materials, such as resistance to cracking and resistance to bending, differ.

WO2014/017273WO2014/017273

特許文献1で例示したように、異なる材料の部材を接合してパッケージを形成する場合、そのパッケージの大きさや各部材の形状などを考慮して、割れや破損、剥離などの発生を抑えることが求められる。 As exemplified in Patent Document 1, when forming a package by joining members made of different materials, it is necessary to consider the size of the package and the shape of each member to prevent cracking, damage, and peeling. Desired.

本出願により開示される発光装置は、発光素子と、前記発光素子が配置される第1面と、前記第1面の側において前記発光素子が配置される領域の外側に形成される凸部と、を有する基部と、前記基部に用いられる主材料と熱膨張係数が異なる材料を主材料とし、前記基部の凸部における突出した上面と接合する接合面を有し、前記第1面に配置された前記発光素子を囲う枠部と、を有する。 A light emitting device disclosed in the present application includes a light emitting element, a first surface where the light emitting element is arranged, and a convex portion formed outside a region where the light emitting element is arranged on the side of the first surface. , the main material is a material having a different coefficient of thermal expansion from the main material used for the base, and has a joint surface that joins to the protruding upper surface of the convex part of the base, and is arranged on the first surface. and a frame portion surrounding the light emitting element.

また、本出願により開示されるパッケージは、発光素子を囲うキャビティを形成し、前記発光素子が配置される第1面と、前記第1面の側において前記発光素子が配置される領域の外側に形成される凸部と、を有する基部と、外側面と、前記外側面と交わる第1上面及び第1下面と、前記第1上面と前記第1下面の間に形成される第2下面と、を有する枠部と、を有し、前記基部及び前記枠部は、それぞれを形成する主材料が、互いに熱膨張係数が異なる材料であり、前記凸部における突出した上面は、前記枠部の第2下面に接合される。 Further, the package disclosed in the present application forms a cavity surrounding a light emitting element, and has a first surface where the light emitting element is disposed, and a cavity outside the area where the light emitting element is disposed on the side of the first surface. a base having a convex portion formed therein; an outer surface; a first upper surface and a first lower surface intersecting the outer surface; and a second lower surface formed between the first upper surface and the first lower surface; a frame portion having a base portion and a frame portion, the main materials forming the base portion and the frame portion are materials having different thermal expansion coefficients, and the protruding upper surface of the convex portion is 2 is joined to the lower surface.

また、本出願により開示される基部は、外側面と、前記外側面と交わる第1上面及び第1下面と、前記第1上面と前記第1下面の間に形成される第2下面と、を有する枠部と接合し、発光素子を囲うキャビティを形成する基部であって、前記発光素子が配置される第1面と、前記第1面の側において前記発光素子が配置される領域の外側に形成される凸部と、を有し、前記枠部に用いられる主材料と熱膨張係数が異なる材料を主材料とし、前記凸部における突出した上面は、前記枠部の第2下面に接合される。 Further, the base disclosed in the present application includes an outer surface, a first upper surface and a first lower surface that intersect with the outer surface, and a second lower surface formed between the first upper surface and the first lower surface. a base that forms a cavity surrounding a light-emitting element, the base joining with a frame having a first surface on which the light-emitting element is disposed, and a base on the outside of a region on the side of the first surface where the light-emitting element is disposed; a convex portion formed, the main material being a material having a different coefficient of thermal expansion from the main material used for the frame portion, and the protruding upper surface of the convex portion being joined to the second lower surface of the frame portion. Ru.

本発明によれば、異なる材料を接合して形成されるパッケージであって、割れや破損、剥離などの発生が抑制されたパッケージを用いて実装された発光装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a light emitting device that is mounted using a package that is formed by bonding different materials and that is suppressed from cracking, damage, peeling, and the like.

また、本発明によれば、割れや破損、剥離などの発生が抑制されたパッケージ、あるいは、このようなパッケージの形成に好適な基部を提供できる。 Further, according to the present invention, it is possible to provide a package in which occurrence of cracking, damage, peeling, etc. is suppressed, or a base suitable for forming such a package.

図1は、第1実施形態に係る実装基板を含む発光装置の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a light emitting device including a mounting board according to a first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る発光装置の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the light emitting device according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係る発光装置を、その構成の一部を取り除いて図2と同様の方向から見た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the light emitting device according to the first embodiment, viewed from the same direction as FIG. 2 with a part of its configuration removed. 図4は、図3に対応する第1実施形態に係る発光装置の上面図である。FIG. 4 is a top view of the light emitting device according to the first embodiment, corresponding to FIG. 3. 図5は、第1実施形態に係る発光装置の枠部を上面側から見た斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of the frame portion of the light emitting device according to the first embodiment, viewed from the top side. 図6は、第1実施形態に係る発光装置の枠部を下面側から見た斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of the frame portion of the light emitting device according to the first embodiment, viewed from the bottom side. 図7は、第1実施形態に係る発光装置の基部を上面側から見た斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of the base of the light emitting device according to the first embodiment, viewed from the top side. 図8は、第1実施形態に係る発光装置の基部と枠部が接合された状態の上面図である。FIG. 8 is a top view of the light emitting device according to the first embodiment in a state where the base and the frame are joined. 図9は、図8のIX-IXを結ぶ直線における基部と枠部が接合された状態の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a state in which the base portion and the frame portion are joined along a straight line connecting IX-IX in FIG. 8. 図10は、図8のX-Xを結ぶ直線における基部と枠部が接合された状態の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a state in which the base portion and the frame portion are joined along a straight line connecting XX in FIG. 8. 図11は、第2実施形態に係る発光装置の、基部と枠部が接合された状態の断面図である。FIG. 11 is a sectional view of the light emitting device according to the second embodiment in a state where the base and the frame are joined. 図12は、第3実施形態に係る発光装置の、基部と枠部が接合された状態の断面図である。FIG. 12 is a sectional view of the light emitting device according to the third embodiment in a state where the base and the frame are joined. 図13は、第4実施形態に係る発光装置の、基部と枠部が接合された状態の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of the light emitting device according to the fourth embodiment in a state where the base and the frame are joined.

本明細書または特許請求の範囲において、三角形や四角形などの多角形に関しては、多角形の隅に角丸め、面取り、角取り、丸取り等の加工が施された形状も含めて、多角形と呼ぶものとする。また、隅(辺の端)に限らず、辺の中間部分に加工が施された形状も同様に、多角形と呼ぶものとする。つまり、多角形をベースにして加工が施された形状は、本明細書及び特許請求の範囲で記載される“多角形”の解釈に含まれるものとする。 In this specification or the claims, polygons such as triangles and quadrilaterals include shapes whose corners have been rounded, chamfered, chamfered, rounded, etc. shall be called. Furthermore, not only the corners (edges of sides) but also shapes in which the middle portions of the sides are processed are also referred to as polygons. In other words, shapes processed based on polygons are included in the interpretation of "polygon" described in this specification and claims.

また、多角形に限らず、台形や円形や凹凸など、特定の形状を表す言葉についても同様である。また、その形状を形成する各辺を扱う場合も同様である。つまり、ある辺において、隅や中間部分に加工が施されていたとしても、“辺”の解釈は加工された部分も含む。なお、意図的な加工が加えられていない“多角形”や“辺”を、加工された形状と区別する場合は“厳密な”を付して、例えば、“厳密な四角形”などと記載するものとする。 Furthermore, the same applies to words expressing specific shapes, such as not only polygons but also trapezoids, circles, and irregularities. The same holds true when dealing with each side forming the shape. In other words, even if a corner or middle part of a certain side is processed, the interpretation of "side" includes the processed part. In addition, when distinguishing a "polygon" or "side" that has not been intentionally processed from a processed shape, add "strict" and write, for example, "strict quadrilateral". shall be taken as a thing.

以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。ただし、示される形態は、本発明の技術思想が具体化されたものではあるが、本発明を限定するものではない。また、以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、重複した説明は適宜省略することがある。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。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated, referring drawings. However, although the illustrated form embodies the technical idea of the present invention, it does not limit the present invention. Furthermore, in the following description, the same names and symbols indicate the same or homogeneous members, and duplicate descriptions may be omitted as appropriate. Note that the sizes, positional relationships, etc. of members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation.

<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る発光装置1と基板2が接合した状態の斜視図である。図2は、発光装置1の斜視図である。図3は、発光装置1の内部構造を説明するための斜視図である。図4は、発光装置1の内部構造を説明するための上面図である。図5は、発光装置1における枠部20の上面側からの斜視図である。図6は、発光装置1における枠部20の下面側からの斜視図である。図7は、発光装置1における底部の上面側からの斜視図である。図8は、発光装置1における基部10及び枠部20の上面図である。図9は、図8のIX-IX線における断面図である。図10は、図8のX-X線における断面図である。
<First embodiment>
FIG. 1 is a perspective view of a state in which a light emitting device 1 and a substrate 2 according to the first embodiment are joined. FIG. 2 is a perspective view of the light emitting device 1. FIG. 3 is a perspective view for explaining the internal structure of the light emitting device 1. As shown in FIG. FIG. 4 is a top view for explaining the internal structure of the light emitting device 1. FIG. 5 is a perspective view of the frame 20 in the light emitting device 1 from the top side. FIG. 6 is a perspective view of the frame 20 in the light emitting device 1 from the bottom side. FIG. 7 is a perspective view of the bottom of the light emitting device 1 from the top side. FIG. 8 is a top view of the base 10 and frame 20 in the light emitting device 1. FIG. 9 is a sectional view taken along line IX-IX in FIG. 8. FIG. 10 is a sectional view taken along line XX in FIG. 8.

発光装置1は、構成要素として、基部10、枠部20、3つの半導体レーザ素子30、3つのサブマウント40、3つの光反射部材50、保護素子70、蓋部材80を有する。また、発光装置1は、基板2と接合する。 The light emitting device 1 includes a base 10, a frame 20, three semiconductor laser elements 30, three submounts 40, three light reflecting members 50, a protection element 70, and a lid member 80 as components. Further, the light emitting device 1 is bonded to the substrate 2.

図7に示すように、基部10は、平板形状の上面の外周近傍に凸部104を設けた形状をしている。また、基部10は、上面に相当する第1面101と、下面に相当する第2面102と、外側面103と、凸部104と、を有する。第1面101は第2面102の反対側にあり、図7の上面図からは直接的に見えない位置にある。外側面103は、第1面101及び第2面102と交わる。凸部104は、第1面101の側において、第1面101と外側面103が交わる周縁の近傍に設けられる。 As shown in FIG. 7, the base 10 has a shape in which a convex portion 104 is provided near the outer periphery of the upper surface of the flat plate. Further, the base 10 has a first surface 101 corresponding to an upper surface, a second surface 102 corresponding to a lower surface, an outer surface 103, and a convex portion 104. The first surface 101 is on the opposite side of the second surface 102 and is not directly visible from the top view of FIG. The outer surface 103 intersects the first surface 101 and the second surface 102 . The convex portion 104 is provided near the periphery where the first surface 101 and the outer surface 103 intersect on the first surface 101 side.

凸部104の突出した部分は、突出部分を形成する外側面である凸外側面106、突出部分を形成する内側面である凸内側面107、突出部分における突出した上面を形成し凸外側面106と凸内側面107とに交わる上面である凸上面105を有する。凸部104は、第1面101の側において、外側面103と交わる位置から離間した位置で上方に突出し、その突出した位置から内側に向かって凸上面105が形成される。つまり、凸外側面106は、基部10の外側面103よりも内側に形成される。 The protruding portions of the convex portion 104 include a convex outer surface 106 that is the outer surface forming the protruding portion, a convex inner surface 107 that is the inner surface forming the protruding portion, and a convex outer surface 106 that forms the protruding upper surface of the protruding portion. It has a convex upper surface 105 which is an upper surface intersecting with the convex inner surface 107. The convex portion 104 protrudes upward on the first surface 101 side at a position spaced apart from the position where it intersects with the outer surface 103, and a convex upper surface 105 is formed inward from the protruding position. That is, the convex outer surface 106 is formed inside the outer surface 103 of the base 10 .

凸部104の高さ、言い換えると、基部10の第1面101から凸上面105までの高さは、基部10の第2面102から第1面101までの厚みよりも小さい。例えば、基部10の第2面102から第1面101までの厚みは0.2mmから1.0mmの範囲で形成され、凸部104の高さは0.2mmから0.5mmの範囲で形成される。好ましくは、基部10の第2面102から第1面101までの厚みは0.5mm以上で形成され、凸部104の高さは0.5mm未満で形成されるのがよい。このようにすることで安定して接合させることができ、また、発光装置1のサイズを小型化することができる。 The height of the convex portion 104, in other words, the height from the first surface 101 of the base 10 to the convex upper surface 105 is smaller than the thickness from the second surface 102 to the first surface 101 of the base 10. For example, the thickness from the second surface 102 to the first surface 101 of the base 10 is formed in the range of 0.2 mm to 1.0 mm, and the height of the convex portion 104 is formed in the range of 0.2 mm to 0.5 mm. Ru. Preferably, the thickness from the second surface 102 to the first surface 101 of the base 10 is 0.5 mm or more, and the height of the convex portion 104 is preferably less than 0.5 mm. By doing so, stable bonding can be achieved, and the size of the light emitting device 1 can be reduced.

基部10の全体的な形状は、直方体における一面の外縁近傍に凸部104を有した形状である。このような基部10は、例えば、金属で構成することができる。ここで、金属で構成されるとは、金属のみを材料として構成される場合と、金属を主材料として構成される場合とを含むものとする。具体的に、基部10は、銅で構成される。また、銅以外の金属として、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、銅タングステンなどを採用することもできる。 The overall shape of the base 10 is a rectangular parallelepiped with a convex portion 104 near the outer edge of one side. Such a base 10 can be made of metal, for example. Here, the expression "made of metal" includes cases where it is made only of metal and cases where it is made mainly of metal. Specifically, the base 10 is made of copper. Further, metals other than copper such as copper, aluminum, and iron, and composites such as copper molybdenum, copper-diamond, and copper tungsten can also be used.

枠部20は、枠を形成する。また、第1上面201、第2上面202、第1下面203、第2下面204、外側面205、第1内側面206、第2内側面207、及び、第3内側面208を有する。第1上面201及び第1下面203は、外側面205と交わる。第1上面201と第1下面203との間に、第2上面202及び第2下面204のいずれも形成される。第2上面202は、第1上面201と第2下面204の間に形成される。第2下面204は、第2上面202と第1下面203の間に形成される。 The frame portion 20 forms a frame. It also has a first upper surface 201, a second upper surface 202, a first lower surface 203, a second lower surface 204, an outer surface 205, a first inner surface 206, a second inner surface 207, and a third inner surface 208. The first upper surface 201 and the first lower surface 203 intersect with the outer surface 205. Both a second upper surface 202 and a second lower surface 204 are formed between the first upper surface 201 and the first lower surface 203. The second upper surface 202 is formed between the first upper surface 201 and the second lower surface 204. The second lower surface 204 is formed between the second upper surface 202 and the first lower surface 203.

外側面205と反対側で、第1上面201は第1内側面206と交わる。外側面205と反対側で、第1下面203は第2内側面207と交わる。第1上面201と反対側で、第1内側面206の一部は第2下面204と交わり、別の一部は第2上面202と交わる。つまり、第1内側面206は、一部が第2下面204まで続き、残りが第2下面204よりも上方で第2上面202と交わる。また、枠部20において第2上面202は部分的に設けられる。 Opposite the outer surface 205, the first upper surface 201 intersects the first inner surface 206. Opposite the outer surface 205, the first lower surface 203 intersects the second inner surface 207. Opposite the first upper surface 201 , a portion of the first inner surface 206 intersects the second lower surface 204 and another portion intersects the second upper surface 202 . That is, a portion of the first inner surface 206 continues to the second lower surface 204 and the rest intersects with the second upper surface 202 above the second lower surface 204. Further, the second upper surface 202 is partially provided in the frame portion 20.

第1内側面206と反対側で、第2上面202は第3内側面208と交わる。第2上面202と反対側で、第3内側面208は第2下面204と交わる。従って、第2上面202を有する領域では、第2上面202及び第3内側面208に基づいて、第1内側面206から内側に段差が形成される。 Opposite the first inner surface 206 , the second upper surface 202 intersects the third inner surface 208 . Opposite the second upper surface 202, the third inner surface 208 intersects the second lower surface 204. Therefore, in the region having the second upper surface 202, a step is formed inward from the first inner surface 206 based on the second upper surface 202 and the third inner surface 208.

枠部20の内側面全体に関して、第1下面203に垂直な方向についてみると、第1内側面206を有し、かつ、第3内側面208を有する領域と、第1内側面206を有し、かつ、第3内側面208を有さない領域とがある。前者の領域では、第1内側面206及び第3内側面208よりも第2内側面207の方が外側面205側にある。後者の領域では、第1内側面206よりも第2内側面207の方が外側面205側にある。なお、前者の領域において、第2内側面207は、第1内側面206と同じか、第1内側面206より第3内側面208側にあってもよい。 Regarding the entire inner surface of the frame portion 20, when looking at the direction perpendicular to the first lower surface 203, there is a region having the first inner surface 206 and a third inner surface 208, and a region having the first inner surface 206. , and a region that does not have the third inner surface 208. In the former region, the second inner surface 207 is closer to the outer surface 205 than the first inner surface 206 and the third inner surface 208 are. In the latter region, the second inner surface 207 is closer to the outer surface 205 than the first inner surface 206 . Note that in the former region, the second inner surface 207 may be the same as the first inner surface 206, or may be located closer to the third inner surface 208 than the first inner surface 206.

枠部20は、セラミックを主材料として形成することができる。具体的には、枠部20は、セラミックとして酸化アルミニウム(アルミナ)を主材料に用いて形成されている。また、酸化アルミニウム以外を主材料とするセラミックとして、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素などを採用することもできる。枠部20の第2上面202及び第1下面203には、それぞれ金属膜209が設けられる。また、基部10の内部を通る金属により、第2上面202における金属膜209と第1下面203における金属膜209とは電気的に接続することができる。 The frame portion 20 can be formed using ceramic as a main material. Specifically, the frame portion 20 is formed using aluminum oxide (alumina) as a main material as a ceramic. Moreover, aluminum nitride, silicon nitride, silicon carbide, etc. can also be employed as a ceramic whose main material is other than aluminum oxide. A metal film 209 is provided on the second upper surface 202 and the first lower surface 203 of the frame portion 20, respectively. Moreover, the metal film 209 on the second upper surface 202 and the metal film 209 on the first lower surface 203 can be electrically connected by the metal passing through the inside of the base 10 .

半導体レーザ素子30は、下面と、上面と、側面とを有し、1つの側面からレーザ光を放射する。3つの半導体レーザ素子30には、例えば、青色の光を発する半導体レーザ素子30を採用することができる。なお、青色に限らず、例えば、赤色や緑色など別の色の光を発する半導体レーザ素子30を採用してもよい。また、発光装置1に搭載される全ての半導体レーザ素子30が同じ色の光を発する半導体レーザ素子30でなくてもよい。例えば、青色、緑色、赤色の半導体レーザ素子30を1つずつ採用して、3つの半導体レーザ素子30を構成してもよい。 The semiconductor laser element 30 has a lower surface, an upper surface, and a side surface, and emits laser light from one side surface. As the three semiconductor laser elements 30, for example, a semiconductor laser element 30 that emits blue light can be used. Note that the semiconductor laser element 30 that emits light of not only blue but another color such as red or green may also be used. Moreover, all the semiconductor laser elements 30 mounted on the light emitting device 1 do not have to emit light of the same color. For example, three semiconductor laser elements 30 may be configured by employing one each of blue, green, and red semiconductor laser elements 30.

ここで、青色の光は、その発光ピーク波長が420nm~494nmの範囲内にある光をいうものとする。青色の光を発する半導体レーザ素子30としては、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子30が挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、GaN、InGaN、及びAlGaNを用いることができる。 Here, blue light refers to light whose emission peak wavelength is within the range of 420 nm to 494 nm. Examples of the semiconductor laser device 30 that emits blue light include a semiconductor laser device 30 that includes a nitride semiconductor. As the nitride semiconductor, for example, GaN, InGaN, and AlGaN can be used.

赤色の光は、その発光ピーク波長が605nm~750nmの範囲内にある光をいうものとする。赤色の光を発する半導体レーザ素子30としては、例えば、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。 Red light refers to light whose emission peak wavelength is within the range of 605 nm to 750 nm. Examples of the semiconductor laser element 30 that emits red light include those containing InAlGaP-based, GaInP-based, GaAs-based, and AlGaAs-based semiconductors.

緑色の光は、その発光ピーク波長が495nm~570nmの範囲内にある光をいうものとする。緑色の光を発する半導体レーザ素子30としては、窒化物半導体を含む半導体レーザ素子30が挙げられる。窒化物半導体としては、例えば、GaN、InGaN、及びAlGaNを用いることができる。 Green light refers to light whose emission peak wavelength is within the range of 495 nm to 570 nm. Examples of the semiconductor laser device 30 that emits green light include a semiconductor laser device 30 containing a nitride semiconductor. As the nitride semiconductor, for example, GaN, InGaN, and AlGaN can be used.

サブマウント40は下面と、上面と、側面とを有し、直方体の形状で構成される。なお、形状は直方体に限らなくてよい。サブマウント40は、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、又は炭化ケイ素を用いて形成することができる。また、これに限らず他の材料を用いることも出来る。また、サブマウント40の上面には金属膜が設けられている。 The submount 40 has a lower surface, an upper surface, and side surfaces, and is configured in the shape of a rectangular parallelepiped. Note that the shape is not limited to a rectangular parallelepiped. Submount 40 can be formed using silicon nitride, aluminum nitride, or silicon carbide, for example. In addition, other materials can also be used. Further, a metal film is provided on the upper surface of the submount 40.

光反射部材50は、下面と、上面と、側面と、光反射面とを有する。側面は下面と交わり、かつ、下面と反対側で上面及び光反射面と交わる。また、光反射面は平面であり、上面と交わり、上面から下面にかけて傾斜して、下面側で側面と交わる。従って、光反射面は、下面側で交わる側面の高さの分、下面から高さを有して設けられる。光反射面は、下面に対して45度の角度を成すように設計される。なお、この角度は45度に限らなくてもよく、また、光反射面は平面でなく曲面であってもよい。 The light reflecting member 50 has a lower surface, an upper surface, a side surface, and a light reflecting surface. The side surface intersects with the lower surface, and on the opposite side from the lower surface, intersects with the upper surface and the light reflecting surface. Further, the light reflecting surface is a flat surface, intersects with the upper surface, slopes from the upper surface to the lower surface, and intersects with the side surface on the lower surface side. Therefore, the light reflecting surface is provided with a height from the lower surface equal to the height of the side surfaces that intersect on the lower surface side. The light reflecting surface is designed to form an angle of 45 degrees with the lower surface. Note that this angle does not need to be limited to 45 degrees, and the light reflecting surface may be a curved surface instead of a flat surface.

光反射部材50は、例えば、主材料によりその外形を形成し、形成した外形のうち光反射面を設ける面に光反射膜を成膜することで形成することができる。主材料としては熱に強い材料がよく、例えば、石英若しくはBK7(硼珪酸ガラス)等のガラス、アルミニウム等の金属、又はSi等を採用することができる。光反射膜は光反射率の高い材料がよく、Ag、Al等の金属やTa/SiO、TiO/SiO、Nb/SiO等の誘電体多層膜等を採用することができる。 The light reflecting member 50 can be formed, for example, by forming its outer shape from a main material and forming a light reflecting film on a surface of the formed outer shape on which a light reflecting surface is to be provided. The main material is preferably a heat-resistant material, such as glass such as quartz or BK7 (borosilicate glass), metal such as aluminum, or Si. The light reflecting film is preferably made of a material with high light reflectance, such as metals such as Ag or Al, or dielectric multilayer films such as Ta 2 O 5 /SiO 2 , TiO 2 /SiO 2 , Nb 2 O 5 /SiO 2, etc. can do.

なお、金属等の光反射率の高い材料を主材料に用いてその外形を形成した場合、光反射膜の形成は省略してもよい。光反射面は、反射させるレーザ光のピーク波長に対する光反射率を99%以上とすることができる。これらの光反射率は100%以下あるいは100%未満とすることができる。保護素子70は、例えば、ツェナーダイオードである。 Note that if the outer shape is formed using a material with high light reflectance such as metal as the main material, the formation of the light reflective film may be omitted. The light reflecting surface can have a light reflectance of 99% or more with respect to the peak wavelength of the laser light to be reflected. These light reflectances can be 100% or less or less than 100%. The protection element 70 is, for example, a Zener diode.

蓋部材80は下面と、上面と、側面とを有し、直方体の形状で構成され、全体として透光性である。なお、一部に非透光性の領域を有していてもよい。また、形状は直方体に限らなくて良い。蓋部材80は、サファイアを主材料に用いて形成することができる。また、一部の領域に金属膜が設けられる。サファイアは、比較的屈折率が高く、比較的強度も高い材料である。なお、主材料には、サファイアの他に、例えばガラス等を用いることもできる。 The lid member 80 has a lower surface, an upper surface, and side surfaces, is configured in the shape of a rectangular parallelepiped, and is transparent as a whole. Note that a portion may have a non-light-transmitting area. Further, the shape is not limited to a rectangular parallelepiped. The lid member 80 can be formed using sapphire as a main material. Further, a metal film is provided in some areas. Sapphire is a material with a relatively high refractive index and relatively high strength. Note that, in addition to sapphire, for example, glass or the like can also be used as the main material.

基板2は、下面と、側面と、上面とを有する。また、基板2の上面に、金属膜と絶縁膜が設けられた領域がある。基板2は、金属を主材料とし、例えば、アルミニウムや銅などを採用することができる。なお、複数の金属で形成されてもよく、また、複数の金属層で形成されてもよい。 Substrate 2 has a lower surface, side surfaces, and an upper surface. Furthermore, there is a region on the upper surface of the substrate 2 in which a metal film and an insulating film are provided. The substrate 2 is mainly made of metal, such as aluminum or copper. Note that it may be formed of a plurality of metals or may be formed of a plurality of metal layers.

次に、これらの構成要素を用いて製造される発光装置1について説明する。
まず、基部10と枠部20とを接合し、半導体レーザ素子が配されるパッケージを形成する。基部10と枠部20とは、それぞれ基部10の凸上面105と枠部20の第2下面204とで接合される。例えば、枠部20の第2下面204にAgろう、Auろう、AuSn等によって接合することができる。
Next, a light emitting device 1 manufactured using these components will be described.
First, the base 10 and the frame 20 are joined together to form a package in which the semiconductor laser element is placed. The base 10 and the frame 20 are joined at the convex upper surface 105 of the base 10 and the second lower surface 204 of the frame 20, respectively. For example, it can be joined to the second lower surface 204 of the frame portion 20 using Ag solder, Au solder, AuSn, or the like.

基部10の第1面101及び第2面102の外径と比較して、枠部20の第1下面203による開口はこれよりも大きく、枠部20の第2下面204による開口はこれよりも小さい。従って、基部10と枠部20の構造関係は、基部10が枠部20の第1下面203側から枠内に侵入でき、かつ、基部10の凸上面105が枠部20の第2下面204と接触した段階でそれ以上の侵入が止まるような構造である。 Compared to the outer diameters of the first surface 101 and the second surface 102 of the base 10, the opening formed by the first lower surface 203 of the frame section 20 is larger than this, and the opening formed by the second lower surface 204 of the frame section 20 is larger than this. small. Therefore, the structural relationship between the base 10 and the frame 20 is that the base 10 can enter the frame from the first lower surface 203 side of the frame 20, and the convex upper surface 105 of the base 10 is connected to the second lower surface 204 of the frame 20. The structure is such that further intrusion is stopped once contact is made.

基部10と枠部20とが接合した状態で、上面視で凸上面105は露出しない。凸上面105は全て第2下面204と接合するため、第2下面204は凸上面105を包含できる形と面積を有している。従って、第2下面204の面積の方が凸上面105の面積よりも大きくなる。また、第2下面204の幅、言い換えると、第2内側面207と第3内側面208の間の距離あるいは第2内側面207と第1内側面206の間の距離は、凸上面105の幅、言い換えると、凸外側面106と凸内側面107の間の距離よりも大きい。 In a state where the base portion 10 and the frame portion 20 are joined, the convex upper surface 105 is not exposed when viewed from above. Since the convex upper surface 105 is entirely joined to the second lower surface 204, the second lower surface 204 has a shape and area that can encompass the convex upper surface 105. Therefore, the area of the second lower surface 204 is larger than the area of the convex upper surface 105. The width of the second lower surface 204, in other words, the distance between the second inner surface 207 and the third inner surface 208 or the distance between the second inner surface 207 and the first inner surface 206 is the width of the convex upper surface 105. , in other words, is larger than the distance between the convex outer surface 106 and the convex inner surface 107.

また、第1面101と平行な平面方向に関して、基部10の外側面103から枠部20の第3内側面208までの距離よりも凸上面105の幅は小さい。また、枠部20の内側面のうち第3内側面208を有さない領域においては、基部10の外側面103から枠部20の第1内側面206までの距離よりも凸上面105の幅は小さい。 Further, in a plane direction parallel to the first surface 101, the width of the convex upper surface 105 is smaller than the distance from the outer surface 103 of the base 10 to the third inner surface 208 of the frame section 20. Furthermore, in a region of the inner surface of the frame 20 that does not have the third inner surface 208, the width of the convex upper surface 105 is smaller than the distance from the outer surface 103 of the base 10 to the first inner surface 206 of the frame 20. small.

基部10がこのような凸部104を有することで、凸部104に枠体と基部10間の接合応力が集中し、凸部104が変形して応力を吸収する事ができる。これにより、それぞれ熱膨張係数の異なる材料を主材料とした基部10と枠部20とを接合した場合に、応力による割れや変形などを抑制することができる。 Since the base 10 has such a convex portion 104, the bonding stress between the frame and the base 10 is concentrated on the convex portion 104, and the convex portion 104 is deformed to absorb the stress. This makes it possible to suppress cracking, deformation, etc. due to stress when the base portion 10 and the frame portion 20, each made of materials having different coefficients of thermal expansion, are joined together.

なお、ここでの熱膨張係数とは、特に、線膨張係数を指す。基部10を構成する金属の熱膨張係数は、5.0以上から18.0以下の範囲にある。また、枠部20を構成するセラミックの熱膨張係数は、2.0以上から8.0以下の範囲にある。また、基部10と枠部20との熱膨張係数の差は、1.0以上から12.0以下の範囲にある。 Note that the coefficient of thermal expansion here particularly refers to the coefficient of linear expansion. The thermal expansion coefficient of the metal constituting the base 10 is in the range of 5.0 or more and 18.0 or less. Further, the thermal expansion coefficient of the ceramic forming the frame portion 20 is in the range of 2.0 or more and 8.0 or less. Further, the difference in thermal expansion coefficient between the base portion 10 and the frame portion 20 is in the range of 1.0 or more and 12.0 or less.

なお、基部10を構成する金属や枠部20を構成するセラミックとして、ここで挙げた数値範囲外の熱膨張係数を有する材料を採用してもよい。従って、熱膨張係数が異なる部材とは、例えば、熱膨張係数の差が、0.5以上から15.0以下の範囲にある部材同士ということができる。またさらに、-40℃から150℃の温度範囲において、熱膨張係数の差が、0.5以上から15.0以下の範囲にある部材同士といえる。 Note that as the metal forming the base portion 10 and the ceramic forming the frame portion 20, a material having a coefficient of thermal expansion outside the numerical range mentioned above may be used. Therefore, members having different coefficients of thermal expansion can be said to be members having a difference in coefficient of thermal expansion in a range of 0.5 or more and 15.0 or less, for example. Furthermore, in the temperature range from -40°C to 150°C, the difference in thermal expansion coefficients can be said to be members that are in the range of 0.5 or more and 15.0 or less.

なお、アルミナを主材料とする枠部20は、アルミニウムなどを主材料とする枠部20に比べて、銅を主材料とする基部10との熱膨張係数の差が小さいため、割れや変形などの抑制に有効である。 Note that the frame 20 mainly made of alumina has a smaller difference in coefficient of thermal expansion from the base 10 mainly made of copper than the frame 20 mainly made of aluminum or the like, so it is less likely to crack or deform. It is effective in suppressing

また、基部10の凸部104が基部10の外側面から離間した位置で突出することで、実装時のずれにより枠部20の第2内側面207と基部10の外側面103とが一部で接触した場合でも、凸外側面106が接触することは回避できる。凸外側面106が第2内側面207に接触すると、凸部104の応力に対する変形を抑制してしまい、応力吸収効果を低減してしまうが、離間していればこの影響がなくなる。 In addition, since the convex portion 104 of the base 10 protrudes at a position apart from the outer surface of the base 10, the second inner surface 207 of the frame 20 and the outer surface 103 of the base 10 may be partially separated due to misalignment during mounting. Even if they do come into contact, contact between the convex outer surfaces 106 can be avoided. When the convex outer surface 106 contacts the second inner surface 207, the deformation of the convex portion 104 in response to stress is suppressed, reducing the stress absorption effect, but if they are separated from each other, this effect is eliminated.

基部10の凸上面105と枠部20の第2下面204とが接合する領域である接合領域には、第2下面204の幅の中心が含まれる。これにより、温度変化によって基部10が枠部20の第2下面204に与える外力のバランスを取ることが出来る。 The center of the width of the second lower surface 204 is included in the joining region where the convex upper surface 105 of the base 10 and the second lower surface 204 of the frame section 20 are joined. This makes it possible to balance the external force that the base 10 applies to the second lower surface 204 of the frame 20 due to temperature changes.

基部10の凸内側面107は、枠部20の第3内側面208、あるいは、第3内側面208を有さない領域では第1内側面206よりも外側面103側にある。つまり、第2下面204において、第3内側面208あるいは第3内側面208を有さない領域における第1内側面206と交わる端部から離間した位置で、凸内側面107の端部は第2下面204と接合する。これにより、温度変化によって基部10が枠部20の第2下面204に与える外力のバランスを取ることが出来る。 The convex inner surface 107 of the base 10 is closer to the outer surface 103 than the third inner surface 208 of the frame section 20 or the first inner surface 206 in a region that does not have the third inner surface 208 . That is, in the second lower surface 204, the end of the convex inner surface 107 is located at a position spaced apart from the third inner surface 208 or the end that intersects with the first inner surface 206 in a region not having the third inner surface 208. It joins with the lower surface 204. This makes it possible to balance the external force that the base 10 applies to the second lower surface 204 of the frame 20 due to temperature changes.

基部10の第2面102と、枠部20の第1下面203とは、同じ平面上に配される。なお、同じ平面上に配される設計に基づいて実装し、その結果生じた誤差については「同じ平面上」の解釈に含まれる。発光装置1では、基部10の第2面102を有する平面と、枠部20の第1下面203を有する平面と、の間の距離が0.1mm以下であれば、「同じ平面上」の解釈に含まれ得る。 The second surface 102 of the base 10 and the first lower surface 203 of the frame 20 are arranged on the same plane. Note that implementation is based on designs arranged on the same plane, and any resulting errors are included in the interpretation of "on the same plane." In the light emitting device 1, if the distance between the plane having the second surface 102 of the base 10 and the plane having the first lower surface 203 of the frame part 20 is 0.1 mm or less, it is interpreted as "on the same plane". may be included in

3つの半導体レーザ素子30は、サブマウント40を介して基部10の第1面101に配置される。また、サブマウント40は、それぞれの半導体レーザ素子30に対して別個に設けられている。なお、1つのサブマウント40の上面に複数の半導体レーザ素子30を配してもよい。銅を主材料とする基部10は熱伝導率に優れており、半導体レーザ素子30により発生する熱を効果的に放熱する放熱部材として作用することができる。 The three semiconductor laser elements 30 are arranged on the first surface 101 of the base 10 via the submount 40. Furthermore, the submount 40 is provided separately for each semiconductor laser element 30. Note that a plurality of semiconductor laser elements 30 may be arranged on the upper surface of one submount 40. The base 10, which is mainly made of copper, has excellent thermal conductivity and can function as a heat dissipating member that effectively dissipates the heat generated by the semiconductor laser element 30.

基部10に配置された半導体レーザ素子30は、枠部20によって囲まれる。また、基部10に配置された半導体レーザ素子30は、枠部20の第1上面201よりも低い位置にある。つまり、基部10と枠部20とによって形成されるキャビティの内側に半導体レーザ素子30は配置される。言い換えれば、基部10と枠部20とが接合されたパッケージのキャビティが、半導体レーザ素子30を囲うといえる。 The semiconductor laser element 30 placed on the base 10 is surrounded by the frame 20. Furthermore, the semiconductor laser element 30 disposed on the base 10 is located at a lower position than the first upper surface 201 of the frame 20. That is, the semiconductor laser element 30 is placed inside the cavity formed by the base 10 and the frame 20. In other words, it can be said that the cavity of the package in which the base portion 10 and the frame portion 20 are joined surrounds the semiconductor laser element 30.

サブマウント40は、その下面で基部10の第1面101と接合し、その上面で半導体レーザ素子30と接合する。半導体レーザ素子30の出射端面が、サブマウント40の側面と揃うか、あるいは、突出するように、半導体レーザ素子30は配される。サブマウント40を介することで、第1面101から半導体レーザ素子30の光の出射位置までの高さを大きくすることができる。また、サブマウント40の上面に、保護素子70が配される。 The submount 40 is bonded to the first surface 101 of the base 10 at its lower surface, and to the semiconductor laser element 30 at its upper surface. The semiconductor laser element 30 is arranged so that the emission end face of the semiconductor laser element 30 is aligned with the side surface of the submount 40 or protrudes from it. By using the submount 40, the height from the first surface 101 to the light emission position of the semiconductor laser element 30 can be increased. Further, a protection element 70 is arranged on the upper surface of the submount 40.

また、サブマウント40は、3つの半導体レーザ素子30の間で、第1面101からの高さが同じになるように設計される。また、各半導体レーザ素子30の出射端面は、仮想的な1つの同じ平面上に配されるように設計される。なお、設計上は同じでも実装段階における部材公差や実装公差などによって誤差は生じる。発光装置1に関して、高さ、長さ、位置、相対的な位置関係などが同じというときは、このような誤差は許容範囲を含まれるものとする。 Further, the submount 40 is designed so that the height from the first surface 101 is the same among the three semiconductor laser elements 30. Further, the emission end faces of each semiconductor laser element 30 are designed to be arranged on one virtual plane. Note that even if the designs are the same, errors occur due to component tolerances, mounting tolerances, etc. at the mounting stage. When the light emitting device 1 is said to have the same height, length, position, relative positional relationship, etc., it is assumed that such errors are included in the permissible range.

なお、3つの半導体レーザ素子30の間で、必ずしもサブマウント40の高さを同じにしなくてよい。例えば、実装向きの違いなどから3つの半導体レーザ素子30の間で発光点が異なる場合に、サブマウント40を介することでこれらの第1面101から発光点までの高さを同じにするために、高さの異なるサブマウント40を採用することも考えられる。また、出射端面についても、同じ平面上でなく、平行な異なる平面上にそれぞれが配されることも考えられる。 Note that the heights of the submounts 40 do not necessarily have to be the same among the three semiconductor laser elements 30. For example, if the light emitting points of three semiconductor laser elements 30 differ due to differences in mounting orientation, etc., the heights from the first surface 101 to the light emitting points can be made the same by using the submount 40. It is also conceivable to employ submounts 40 having different heights. It is also conceivable that the output end faces are arranged not on the same plane but on different parallel planes.

光反射部材50は、基部10の第1面101に配される。それぞれの半導体レーザ素子30に対応して、別個に光反射部材50が配されている。また、3つの半導体レーザ素子30の間で、各半導体レーザ素子30の出射端面と対応する光反射部材50との間の距離は同じになるように設計される。なお、複数の半導体レーザ素子30に対応して1つの光反射部材50を配してもよい。 The light reflecting member 50 is arranged on the first surface 101 of the base 10. A light reflecting member 50 is separately arranged corresponding to each semiconductor laser element 30. Further, among the three semiconductor laser elements 30, the distance between the emission end face of each semiconductor laser element 30 and the corresponding light reflecting member 50 is designed to be the same. Note that one light reflecting member 50 may be arranged corresponding to a plurality of semiconductor laser elements 30.

半導体レーザ素子30から放射された光は、楕円形状のFFP(ファーフィールドパターン)を有するため、サブマウント40を介して出射位置を高くすることで、半導体レーザ素子30から放射された光をより多く光反射部材50の光反射面に照射させることができる。 Since the light emitted from the semiconductor laser element 30 has an elliptical FFP (far field pattern), by raising the emission position via the submount 40, more light is emitted from the semiconductor laser element 30. The light reflecting surface of the light reflecting member 50 can be irradiated with the light.

枠部20の第2上面202に設けられた金属膜209には、複数のワイヤの一端が接合される。複数のワイヤの他端はそれぞれ半導体レーザ素子30か保護素子70かサブマウント40の上面に設けられた金属膜209に接合される。これにより半導体レーザ素子30及び保護素子70は、枠部20の第1下面203に設けられた金属膜209を介して電気的に接続される。 One ends of a plurality of wires are bonded to the metal film 209 provided on the second upper surface 202 of the frame portion 20 . The other ends of the plurality of wires are respectively bonded to the semiconductor laser element 30, the protection element 70, or the metal film 209 provided on the upper surface of the submount 40. Thereby, the semiconductor laser element 30 and the protection element 70 are electrically connected via the metal film 209 provided on the first lower surface 203 of the frame section 20.

枠部20の内側面に関し、光反射面と反対側で光反射部材50の上面と交わる側面と対向し、かつ、その側面から最も近い領域には、第3内側面208は設けられない。従って、この領域には第2上面202も設けられない。この領域に第2上面202を設けてワイヤを張ると、ワイヤが光反射部材50を跨ぐようになり、反射光の光路上でワイヤが邪魔になるためである。また、第3内側面208を内側面の全周に亘って設けないことで、発光装置1のサイズを小型化することができる。 Regarding the inner surface of the frame portion 20, the third inner surface 208 is not provided in a region opposite to and closest to the side surface that intersects with the upper surface of the light reflecting member 50 on the opposite side to the light reflecting surface. Therefore, the second upper surface 202 is also not provided in this area. This is because if the second upper surface 202 is provided in this area and the wire is stretched, the wire will straddle the light reflecting member 50 and become an obstacle on the optical path of the reflected light. Further, by not providing the third inner surface 208 over the entire circumference of the inner surface, the size of the light emitting device 1 can be reduced.

蓋部材80は、その下面において、枠部20の第1上面201と接合する。蓋部材80と枠部20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。また、枠部20と蓋部材80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。 The lid member 80 is joined to the first upper surface 201 of the frame portion 20 at its lower surface. The lid member 80 and the frame portion 20 are provided with a metal film in the region where they are joined, and are fixed via Au--Sn or the like. Further, a closed space is formed by joining the frame portion 20 and the lid member 80. This closed space becomes an airtightly sealed space.

このように気密封止することで、半導体レーザ素子30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。また、アルミナを主材料とする枠部20と、サファイアを主材料とする蓋部材80とは、熱膨張係数の差が小さいため、割れや変形などの抑制に有効である。 By airtightly sealing in this manner, it is possible to prevent organic matter and the like from collecting on the light emitting end face of the semiconductor laser element 30. Further, since the frame portion 20 mainly made of alumina and the lid member 80 mainly made of sapphire have a small difference in coefficient of thermal expansion, they are effective in suppressing cracking and deformation.

光反射部材50の光反射面により反射された反射光は蓋部材80に入射する。蓋部材80は、少なくとも主要部分の光の反射光が入射してから出射するまでの領域が透光性となるように設計される。ここで、透光性となるとは、光に対する透過率が80%以上であることとする。 The reflected light reflected by the light reflecting surface of the light reflecting member 50 enters the lid member 80. The lid member 80 is designed so that at least a main portion of the area from when the reflected light enters until it exits is translucent. Here, being transparent means that the transmittance to light is 80% or more.

発光装置1は、枠部20の第1下面203に設けられた金属膜209と、基部10の第2面102とが、基板2と接合する。また、枠部20の第1下面203に設けられた金属膜209と、基板2の金属膜とが接合することで、基板2の金属膜を介して電気的な接続を図ることができる。発光装置1と基板2との接合は、はんだ付けによって行うことが出来る。 In the light emitting device 1, the metal film 209 provided on the first lower surface 203 of the frame portion 20 and the second surface 102 of the base portion 10 are joined to the substrate 2. Further, by bonding the metal film 209 provided on the first lower surface 203 of the frame portion 20 to the metal film of the substrate 2, electrical connection can be achieved via the metal film of the substrate 2. The light emitting device 1 and the substrate 2 can be joined by soldering.

第1実施形態に係る発光装置1によれば、基部10に設けられた凸部104が応力を吸収する事で、割れや破損、剥離などの発生が抑制することができる。また、少なくとも基部10と枠部20とが接合したパッケージであって、半導体レーザ素子30などの発光素子を搭載するパッケージにおける割れや破損、剥離などの発生が抑制することができる。 According to the light emitting device 1 according to the first embodiment, the protrusions 104 provided on the base 10 absorb stress, thereby suppressing the occurrence of cracks, damage, peeling, etc. Further, it is possible to suppress the occurrence of cracking, damage, peeling, etc. in a package in which at least the base portion 10 and the frame portion 20 are joined and a light emitting element such as the semiconductor laser element 30 is mounted.

以下、第1実施形態の発光装置1において採用された基部10とは形状の異なる基部10を説明する。以下のような基部10であっても、枠部20と接合してパッケージを形成することができる。 Hereinafter, a base 10 having a different shape from the base 10 employed in the light emitting device 1 of the first embodiment will be described. Even if the base 10 is as shown below, it can be joined to the frame 20 to form a package.

<第2実施形態>
図11は、第2実施形態に係る発光装置の、基部10と枠部20の形状を説明するための断面図である。なお、断面の位置は、図8のIX-IX線と同様である。第2実施形態に係る発光装置は、基部の形状が第1実施形態の発光装置と異なる。具体的に、図11の基部10Aは、基部10の第2面102の側において、第2面102と外側面103との間に窪み部108を有している点で、第1実施形態の基部10とは異なる。
<Second embodiment>
FIG. 11 is a sectional view for explaining the shapes of the base 10 and the frame 20 of the light emitting device according to the second embodiment. Note that the position of the cross section is the same as the line IX-IX in FIG. The light emitting device according to the second embodiment differs from the light emitting device according to the first embodiment in the shape of the base. Specifically, the base 10A in FIG. 11 differs from the first embodiment in that it has a recess 108 between the second surface 102 and the outer surface 103 on the second surface 102 side of the base 10. It is different from the base 10.

基部10Aの窪み部108は、枠部20の第2内側面207との距離に関して、基部10Aの外側面103との間の距離よりも、基部10Aの第2面102との間の距離を大きくするために設けられる。そのため、窪み部108は、基部10の第2面102から第1面101側に向かって窪む。基部10Aと枠部20との接合において設計上の位置関係からのずれが生じた結果第2内側面207と外側面103とが接触した場合でも、窪み部108を設けることで基部10Aの第2面102が基板2の金属膜と導通することを回避できる。 The recess 108 of the base 10A has a distance from the second inner surface 207 of the frame 20 that is larger than the distance from the outer surface 103 of the base 10A. established for the purpose of Therefore, the recessed portion 108 is recessed from the second surface 102 of the base 10 toward the first surface 101 side. Even if the second inner surface 207 and the outer surface 103 come into contact as a result of a deviation from the designed positional relationship in joining the base 10A and the frame 20, the provision of the recess 108 allows the second inner surface 207 of the base 10A to It is possible to prevent the surface 102 from being electrically connected to the metal film of the substrate 2.

<第3実施形態>
図12は、第3実施形態に係る発光装置の、基部10と枠部20の形状を説明するための断面図である。なお、断面の位置は、図8のIX-IX線と同様である。第3実施形態に係る発光装置は、基部の形状が第1実施形態の発光装置と異なる。具体的に、図12の基部10Bは、基部10の第1面101の側において凸部104が設けられる位置が、第1実施形態の基部10とは異なる。
<Third embodiment>
FIG. 12 is a sectional view for explaining the shapes of the base 10 and the frame 20 of the light emitting device according to the third embodiment. Note that the position of the cross section is the same as the line IX-IX in FIG. The light emitting device according to the third embodiment differs from the light emitting device according to the first embodiment in the shape of the base. Specifically, the base 10B of FIG. 12 differs from the base 10 of the first embodiment in the position where the convex portion 104 is provided on the first surface 101 side of the base 10.

第3実施形態に係る基部10Bでは、外側面103から離間せずに凸部104が設けられている。言い換えると、凸部104の凸外側面106と基部10Bの外側面103とが、1つの側面で形成され、基部10Bの外側面103が、凸部104の凸外側面106にもなっている。このような形状であっても、第1実施形態の基部10と同様に、基部10に設けられた凸部104で応力を吸収する事ができる。 In the base 10B according to the third embodiment, a convex portion 104 is provided without being separated from the outer surface 103. In other words, the convex outer surface 106 of the convex portion 104 and the outer surface 103 of the base portion 10B are formed by one side surface, and the outer convex surface 103 of the base portion 10B also serves as the convex outer surface 106 of the convex portion 104. Even with such a shape, stress can be absorbed by the convex portion 104 provided on the base 10, similar to the base 10 of the first embodiment.

<第4実施形態>
図13は、第4実施形態に係る発光装置の、基部10と枠部20の形状を説明するための断面図である。なお、断面の位置は、図8のIX-IX線と同様である。第4実施形態に係る発光装置は、基部の形状が第1実施形態の発光装置と異なる。具体的に、図14の基部10Cは、第1実施形態の基部10に対する第2実施形態の差異点と第3実施形態の差異点とを組み合わせた形状である。つまり、第2面102の側に窪み部108を有し、第1面101の側で凸部104が外側面103と離間せずに設けられている。
<Fourth embodiment>
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining the shapes of the base 10 and the frame 20 of the light emitting device according to the fourth embodiment. Note that the position of the cross section is the same as the line IX-IX in FIG. The light emitting device according to the fourth embodiment differs from the light emitting device according to the first embodiment in the shape of the base. Specifically, the base 10C in FIG. 14 has a shape that combines the differences between the second embodiment and the third embodiment with respect to the base 10 of the first embodiment. That is, the recess 108 is provided on the second surface 102 side, and the protrusion 104 is provided on the first surface 101 side without being separated from the outer surface 103.

以上、本発明を、各実施形態に基づき説明してきたが、本発明が適用される発光装置の構成は実施形態のものに限らない。例えば、3つの半導体レーザ素子が配される発光装置を説明したが、1または複数の半導体レーザ素子が配される発光装置であってもよい。また、光反射部材を有さず、半導体レーザ素子から放射される光が蓋部材を通過するような発光装置であってもよい。 Although the present invention has been described above based on each embodiment, the structure of a light emitting device to which the present invention is applied is not limited to that of the embodiments. For example, although a light emitting device in which three semiconductor laser elements are arranged has been described, a light emitting device in which one or more semiconductor laser elements are arranged may be used. Alternatively, the light emitting device may have no light reflecting member and the light emitted from the semiconductor laser element passes through the lid member.

つまり、本発明が適用される発光装置は、例えば、実施形態の発光装置に開示されていない構成要素を有していてもよい。また逆に、実施形態の発光装置に開示されている構成要素の一部を有していなくてもよい。実施形態の発光装置と違いがあるというだけでは本発明を適用できないことの根拠とはならない。 That is, the light emitting device to which the present invention is applied may have, for example, components not disclosed in the light emitting device of the embodiment. Conversely, some of the components disclosed in the light emitting device of the embodiment may not be included. Just because there is a difference from the light emitting device of the embodiment does not mean that the present invention cannot be applied.

例えば、特許請求の範囲に、第1実施形態により開示された発光装置の一部の構成要素が記載されていなかった場合、その構成要素については、第1実施形態の開示に対して、代替、省略、形状の変形、材料の変更などといった当業者による設計の自由度を認めるものであり、その上で特許請求の範囲に記載された発明が適用されることを請求するものである。 For example, if some components of the light emitting device disclosed in the first embodiment are not described in the claims, those components may be replaced with the disclosure in the first embodiment. This allows for freedom in design by those skilled in the art, such as omission, modification of shape, change of material, etc., and claims that the invention described in the claims is applied based on this.

各実施形態に記載の発光装置は、プロジェクタ、車載ヘッドライト、照明、ディスプレイ等に使用することができる。 The light emitting device described in each embodiment can be used for a projector, a vehicle headlight, a lighting device, a display, and the like.

1 発光装置
10、10A、10B、10C 基部
101 第1面
102 第2面
103 外側面
104 凸部
105 凸上面
106 凸外側面
107 凸内側面
108 窪み部
20 枠部
201 第1上面
202 第2上面
203 第1下面
204 第2下面
205 外側面
206 第1内側面
207 第2内側面
208 第3内側面
209 金属膜
30 半導体レーザ素子
40 サブマウント
50 光反射部材
70 保護素子
80 蓋部材

2 基板
1 Light-emitting device 10, 10A, 10B, 10C Base 101 First surface 102 Second surface 103 Outer surface 104 Convex portion 105 Convex upper surface 106 Convex outer surface 107 Convex inner surface 108 Recessed portion 20 Frame portion 201 First upper surface 202 Second upper surface 203 First lower surface 204 Second lower surface 205 Outer surface 206 First inner surface 207 Second inner surface 208 Third inner surface 209 Metal film 30 Semiconductor laser element 40 Submount 50 Light reflecting member 70 Protective element
80 Lid member

2 Board

Claims (10)

第1半導体レーザ素子と、
前記第1半導体レーザ素子から放射された光を反射する光反射面を有する光反射部材と、
前記第1半導体レーザ素子及び前記光反射部材が配置される第1面と、前記第1面の側において前記第1半導体レーザ素子及び前記光反射部材が配置される領域の外側に形成される凸部と、を有する基部と、
前記基部に用いられる主材料と熱膨張係数が異なる材料を主材料とし、前記基部の凸部における突出した上面と接合する接合面を有し、前記第1面に配置された前記第1半導体レーザ素子及び前記光反射部材を囲う枠部と、
を有し、
前記第1半導体レーザ素子及び前記光反射部材は、気密封止された空間に配置される発光装置。
a first semiconductor laser element;
a light reflecting member having a light reflecting surface that reflects light emitted from the first semiconductor laser element;
a first surface where the first semiconductor laser element and the light reflecting member are arranged; and a convex formed on the side of the first surface outside a region where the first semiconductor laser element and the light reflecting member are arranged. a base having a portion;
The first semiconductor laser is mainly made of a material having a coefficient of thermal expansion different from that of the main material used for the base, has a joint surface that joins with the protruding upper surface of the convex part of the base, and is disposed on the first surface. a frame portion surrounding the element and the light reflecting member;
has
The first semiconductor laser element and the light reflecting member are arranged in a hermetically sealed space.
前記枠部の接合面は、前記枠部の外側面と交わる第1上面と、第1下面と、の間において形成される第2下面である請求項1に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 1, wherein the joint surface of the frame is a second lower surface formed between a first upper surface that intersects with an outer surface of the frame and a first lower surface. 前記枠部は、前記枠部の第1上面の側にある第1内側面と、前記枠部の第1下面の側にあり、かつ、少なくとも一部において前記第1内側面よりも外側面側にある第2内側面と、を有し、
前記枠部の接合面は、少なくとも一部において前記第2内側面側から前記第1内側面側へと延びた前記第2下面である請求項2に記載の発光装置。
The frame has a first inner surface on the side of the first upper surface of the frame, and a first inner surface on the side of the first lower surface of the frame, and at least a portion thereof is closer to the outer surface than the first inner surface. a second inner surface located at
The light emitting device according to claim 2, wherein the joint surface of the frame portion is at least partially the second lower surface extending from the second inner surface side to the first inner surface side.
前記枠部は、前記枠部の第1上面と第1下面の間において、少なくとも一部の前記第1内側面から内側へと延びる第2上面と、前記第2上面と前記第2下面の間において、前記第1内側面よりも内側に形成された第3内側面と、を有し、
前記枠部の第2上面の少なくとも一部において、前記第1半導体レーザ素子を電気的に接続させる金属膜を有する請求項3に記載の発光装置。
The frame portion includes a second upper surface that extends inward from at least a portion of the first inner surface between the first upper surface and the first lower surface of the frame portion, and a second upper surface that extends inward from the first inner surface of at least a portion of the first inner surface, and a second upper surface that extends between the second upper surface and the second lower surface. a third inner surface formed inside the first inner surface;
4. The light emitting device according to claim 3, further comprising a metal film electrically connected to the first semiconductor laser element on at least a portion of the second upper surface of the frame.
前記基部は、前記第1面の側において、前記基部の外側面と交わる位置から離間した位置で突出し、その突出した位置から内側に前記突出した上面が形成された前記凸部を有する請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発光装置。 1 . The base has the convex portion that protrudes on the first surface side at a position spaced apart from a position where it intersects with the outer surface of the base, and the protruding upper surface is formed inward from the protruding position. 5. The light emitting device according to any one of 4 to 5. 前記基部は、前記第1面の側において、前記凸部の突出した上面は前記基部の外側面と交わる請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the protruding upper surface of the convex portion intersects with the outer surface of the base on the first surface side of the base. 前記基部の突出した上面の面積は、前記枠部の接合面の面積よりも小さい請求項1乃至6のいずれか一項に記載の発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the area of the protruding upper surface of the base is smaller than the area of the joint surface of the frame. 前記基部は、前記第1面と反対側において、第2面と、前記第2面及び前記基部の外側面と交わり、前記第2面から前記第1面側に向かって窪んだ窪み部と、を有する請求項1乃至7のいずれか一項に記載の発光装置。 The base includes a second surface on the opposite side to the first surface, and a recessed portion that intersects with the second surface and the outer surface of the base and is recessed from the second surface toward the first surface; The light emitting device according to any one of claims 1 to 7, comprising: 前記基部の主材料は金属であり、前記枠部の主材料はセラミックである請求項1乃至8のいずれか一項に記載の発光装置。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 8, wherein the main material of the base is metal, and the main material of the frame is ceramic. 前記第1面に配置される第2半導体レーザ素子をさらに有する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発光装置 The light emitting device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a second semiconductor laser element disposed on the first surface.
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