JP4771872B2

JP4771872B2 - 半導体レーザ光源装置およびそれを用いた通信機器ならびに照明機器

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Publication number: JP4771872B2
Application number: JP2006166574A
Authority: JP
Inventors: 航土井; 克彦岸本; 淳下中
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Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2026-06-15
Also published as: JP2007335678A

Description

本発明は、半導体レーザ光源装置に関し、より詳しくは、高出力な半導体レーザ素子の長期駆動信頼性を向上させることに関する。

近年、半導体レーザ光源を用いた通信機器においては、通信距離の長距離化や通信速度の一層の向上が求められており、半導体レーザ光源装置を用いた照明機器においては、一層の輝度の向上が求められている。この要望に応えるためには、その本体である半導体レーザ光源装置そのものの放射強度の向上が必要である。

一方、半導体レーザ光源装置は、室内等で使用する場合においては、人間の眼に対する安全性が確保されている必要がある。このため、ＩＥＣ規格等により最大許容放射強度が規定されている。

ここで、ＩＥＣ規格等による最大許容放射強度は、レーザ波長や駆動条件（レーザ電流、光パワー等）によっても影響されるが、その強度を決定する主要因はアパーレント光源径（見かけ上の光源径）であることが知られており、アパーレント光源径を大きくすることにより、最大許容放射強度を大きくできる。

そこで、半導体レーザ光源自体のサイズを大きくすることなく、アパーレント光源径を大きくすることにより、最大許容放射強度を増大させる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

ＷＯ03-077389号公報

上記技術を用いてアパーレント光源径を大きくするためには、半導体レーザ素子から出射される光の強度自体を増大させる必要がある。また、上述したように放射強度を高める要望が高まっており、半導体レーザ素子の駆動電流や駆動電圧を増大させることにより、半導体レーザ素子の光強度を増大させる試みが行われてきた。

しかしながら、駆動電流や駆動電圧を高めると、その分半導体レーザ素子の発熱量が増大する。半導体レーザ素子の発光特性は、素子温度変化によって大きく影響を受けることが知られており、長期駆動信頼性に優れた半導体レーザ光源を得るためには、半導体レーザ素子（特に、その活性層）で発生した熱を、光源装置外部に速やかに放熱することが望まれる。

図１８に、従来の半導体レーザ光源装置の断面模式図を示す。図１８に示すように、半導体レーザ素子１の周囲は、光散乱粒子３を含む樹脂４により取り囲まれているが、この樹脂４は金属などに比べて熱伝導性が非常に悪い。このため、半導体レーザ素子１の上面側から熱を逃がすことは難しい。また、半導体レーザ素子１の上面側は、光を取り出す側であるため、半導体レーザ素子１の上面側に放熱用の加工をすることが難しい。

このため、半導体レーザ素子１の下面側から放熱する試みがなされていた。ところが、半導体レーザ素子１の実装時に、銀ペーストなどの接着材料により発光面が塞がれる可能性があるので、半導体レーザ素子１において、活性層（発光層）よりも下側の半導体層をある程度厚くする必要がある。このため、半導体レーザ素子１の活性層で発生した熱を下端部に逃がすには、金属に比べて熱伝導性の悪い半導体層を、ある程度の距離通らねばならず、放熱効率が悪い。

本発明は、以上に鑑みなされたものであって、半導体レーザ素子からの放熱性がよく、高出力での長期駆動信頼性に優れた半導体レーザ光源装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための第１の態様の本発明は、基板と、前記基板表面に形成された凹状のザグリ穴と、前記ザグリ穴の表面の少なくとも一部に設けられた金属反射膜を兼ねる第１の電極と、を備え、前記ザグリ穴内に、前記半導体レーザ素子と、当該半導体レーザ素子の周囲に配置された光散乱媒体とが、前記半導体レーザ素子と前記第１の電極とが電気的に接続された状態で収容された半導体レーザ光源装置において、前記基板上に第２の電極が設けられ、前記半導体レーザ素子と、前記第２の電極とが、帯状の配線によって接続されており、前記帯状配線材料が、導電性樹脂であることを特徴とする。

この構成によると、半導体レーザ素子内部で発生した熱が、従来のボンディングワイヤよりも断面積の大きい帯状配線により効率よく半導体レーザ素子外部に放熱される。よって、高出力駆動時の長期信頼性が向上する。

ここで、帯状配線とは、幅が厚みよりも大きい配線全てを意味する。

上記構成において、放熱性を高める観点から、帯状配線の断面積を２０００μｍ^２以上とすることが好ましい。

また、前記第１の電極と、前記半導体レーザ素子とが直接接触する構成とすると、第１の電極と半導体レーザ素子との間の配線を不要することができる。

また、前記帯状配線の前記ザグリ穴側の面に絶縁膜を形成すると、帯状配線と第１の電極との接触（ショート）を確実に防止できる。

上記構成において、前記第１の電極は、前記ザグリ穴表面全てに形成され、前記第１の電極の表面の一部が絶縁膜により被覆され、当該絶縁膜上に前記帯状配線が形成されている構成とすることができる。

上記構成において、前記ザグリ穴表面であって、前記第１の電極が形成されていない部分に、前記帯状配線が形成されている構成とすることができる。

これらの構成によると、帯状配線を蒸着等の方法により形成することができ、製造コストを低減できる。

上記構成において、前記ザグリ穴の表面には、前記金属反射膜を兼ねる第１の電極と、前記第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に絶縁する絶縁部分と、が形成されており、前記半導体レーザ素子が第１の電極が形成された領域上に実装されている構成とすることができる。

この構成によると、ザグリ穴の外部の基板部分に第２の電極を形成する場合に比べて帯状配線の長さを短くすることができ、これにより放熱性を一層高めることができる。この構成を採用する場合には、半導体レーザ素子の光効率を高めるために、半導体レーザ素子のレーザ出射端面を、第１の電極（金属反射膜）側に位置させる。

帯状配線材料として、エポキシ等の導電性樹脂を用いる。この導電性樹脂の厚みは、導電性を十分に確保するために、１０μｍ以上とすることが好ましい。

本発明により、高出力で駆動する半導体レーザ素子の放熱性を向上させることができる。半導体レーザ素子の動作温度の上昇を抑えることにより、光源装置の長期駆動信頼性を高めることができる。これを用いることにより、高速通信ができ且つ通信距離が長い通信機器や、輝度の高い照明機器を実現できる。

（参考形態１）
図１は本参考形態にかかる半導体レーザ光源装置（モジュール）の斜視図である。
本実施の形態にかかる光源装置は、ガラスエポキシ樹脂基板９にザグリ穴２が形成され、ザグリ穴２の表面は金でメッキされて金属反射膜を兼ねる第１の電極が形成されている。ザグリ穴２の底面中央において、半導体レーザ素子１が銀ペースト等により第１の電極と電気的に接続された状態で実装されている。

半導体レーザ素子１の周囲であって、ザグリ穴２内には、光散乱物質３が混練されたシリコーン樹脂４が収容され、これらにより光散乱媒体として機能する散乱領域が形成されている。このため、半導体レーザ素子１から出射したコヒーレント光は、周囲の光散乱物質３によって十分に散乱され、光散乱領域を出射する光はインコヒーレントでかつ光源径も十分に広がったアイセーフな光となる。

半導体レーザ素子１上端には、図１８に示すような従来のボンディングワイヤの代わりに、帯状金属配線５が、第２の電極６と電気的に接続されている。この帯状金属配線５が、半導体レーザ素子１の上面側から熱を放出する経路となる。この金属配線５は、半導体レーザ素子１上面であって、レーザ反射端面側端部（図面左方向端面側端部）に装着されている。これにより、光源径を大きくすることができる。

また、基板９には、半導体レーザ素子１を駆動するＩＣ８と、ＩＣ８と電極とを繋ぐワイヤ７が形成されている。

図２はレンズ形成後のモジュールを基板斜め上方から見た図である。図３は完成したモジュールを基板断面方向から見た図である。

図２及び図３に示すように、基板９及び樹脂４上には、エポキシ系樹脂からなる、モジュール素子保護膜１１と一体化したレンズ１０が形成されている。

半導体レーザ素子１のサイズは、長さが５００μｍ、幅２００μｍ、高さが１００μｍである。ザグリ穴２の表面の金メッキを通して半導体レーザ素子１の下端面は第１の電極２ａと電気的に繋がっている。一方、半導体レーザ素子１の上面は、帯状金属配線５を介して第２の電極６と繋がっている。金属配線材料としては、金、アルミ、銅、銀などの導電性の高い金属が使用される。

帯状金属配線５のレーザ素子１上端面へのボンディングの方法としては、熱、超音波、圧力などを使う従来のワイヤボンディング方法と同様の方法を用いることができる。また、帯状金属配線の端部断面を接着する方法以外に、帯状金属配線の下側面を接着してもよい。このような接着方法を用いると、接着面積は従来のものより数倍以上広くなるが、帯状金属配線５の膜厚を、従来のボンディングワイヤの直径程度（およそ２５μｍ程度）とすることにより、圧着の際に単位面積あたりにかけるエネルギー量を変化させる必要をなくすことができる。

この帯状金属配線５の他方端は、ザグリ穴２の外に形成された第２の電極６に繋がっている。帯状金属配線５の厚さを２５μｍ（一般的なボンディングワイヤの直径に相当する値）、幅を２００μｍ、長さを１ｍｍとした。

この状態で、半導体レーザ素子１を駆動させてその温度上昇の様子を模式的に調べた。図４は、この参考形態で用いた光源装置の放熱機構をモデル化したものである。半導体レーザ素子１の駆動条件は、注入電流０．１Ａ、印加電圧２．０Ｖ、光出力０．０８Ｗとし、この条件では、半導体レーザ素子１から発生する熱量は０．１２Ｗとなる。

また、半導体レーザ素子１下端面からモジュール外部までの熱抵抗は約２００℃／Ｗ、そのうち、半導体レーザ素子１の活性層から半導体レーザ素子下面の電極までの熱抵抗は２０℃／Ｗであり、下面から外部までの熱抵抗は１８０℃／Ｗである。他方、半導体レーザ素子１上端面から出た配線が繋がる第２の電極６からモジュール外部までの熱抵抗は１８０℃／Ｗである。

帯状金属配線５の材料として金を選ぶと、金の熱伝導係数は３１５Ｗ／ｍ・℃であり、上記の配線形状に当てはめて計算すると、熱抵抗は６３０℃／Ｗになる。これらの条件から、半導体レーザ素子１から発生する熱による温度上昇は１９．４℃となる。また、半導体レーザ素子１から発生する熱０．１２Ｗのうち、８０%にあたる０．０９６Ｗがレーザ素子１下端面からモジュール外部に流れ、残りの２０％にあたる０．０２４Ｗが上端面から帯状金属配線５を通って外部に流れる。

ここで、帯状金属配線で材質をアルミニウムにした場合は、温度上昇は２０℃である。アルミニウムの熱伝導係数は２３７Ｗ／ｍ・℃である。また、熱伝導係数が５０３Ｗ／ｍ・℃の銅を用いた場合、温度上昇は１８．６℃となる。これらのことから、熱伝導係数が大きいほど、温度上昇を抑制できることがわかる。

次に、上記参考形態１と比較するため、従来のボンディングワイヤ（直径２５μｍ）を用いた場合の放熱について検討する。金製ボンディングワイヤの場合、熱抵抗は長さ１ｍｍで約６４５０℃／Ｗとなり、半導体レーザ素子１から発生する熱のうち、全体の約３パーセントにあたる０．００４Ｗの熱が上端面からボンディングワイヤを通して外部に逃げ、それ以外の９７パーセントにあたる０．１１６Ｗの熱がレーザ素子１下端面から逃げる。また、レーザ素子１の発熱による温度上昇は２３．２℃になる。上記の結果を比較すると、金配線の場合は、帯状金属配線５にすることによってワイヤの場合と比べて６倍以上の熱が上面から逃がすことができ、温度上昇が約４℃低くなることがわかる。

次に帯状配線の厚さを、１０μｍとした場合の温度上昇を測定した。帯状金属配線の幅は２００μｍとする。よって、帯状金属配線の断面積は２０００μｍ^２になる。その結果、半導体レーザ素子１の上端面から帯状金属電極を伝わり放熱された熱量は０．０１２Ｗ、温度上昇は２１．６℃となり、従来のボンディングワイヤの場合に比べて１．６℃温度が抑えられる。この結果より、帯状金属配線の厚さを従来のボンディングワイヤの最小径程度まで薄くしても、その温度上昇の低減の効果は従来のボンディングワイヤの場合（０．００４Ｗ）に比べて３倍程度大きくすることができることがわかる。

次に、ガラスエポキシ基板に代えて、セラミック基板を用いた場合の温度上昇を調べた。セラミック基板のザグリ穴あるいは外部電極から装置外部までの熱抵抗は１００℃／Ｗである。そして、従来のボンディングワイヤを使用した場合の温度上昇は１４．１℃であり、その場合に半導体レーザ素子の上端面から逃げる熱は発熱量全体の２％に当たる０．００２４Ｗ、帯状配線を使用した場合の温度上昇は１２．４℃で、その場合に半導体レーザ素子の上端面から逃げる熱は発熱量全体の１４％に当たる０．０１６８Ｗであった。

セラミック基板そのものの放熱性がガラスエポキシ基板に比べて良いため、従来との差は１．７℃であり、ガラスエポキシ基板の場合より小さくなるが、半導体レーザ素子の上端面から逃げる熱量は約７倍にできる。また、上記のガラスエポキシ基板の場合の温度差と比較すると、基板の熱抵抗が大きい方が、帯状配線をした場合の温度減少の効果は大きいことがわかる。ここで、セラミック基板は熱伝導性が高いが価格が高価であり割れやすく、ガラスエポキシ基板は安価で割れにくいが熱伝導性が悪い傾向にある。これらをふまえて基板材料を適宜選択することが好ましい。

（参考形態２）
この参考形態では、図５に示すように、帯状金属配線５を複数（３本）半導体レーザ素子１上面に装着して、上記参考形態１よりもさらに放熱性を向上させている。この形態においては、複数の帯状金属配線からの信号が混線しないように、基板内において複数の第２の電極６相互が電気的に接続されている。この帯状金属配線５の材料は金である。
なお、第２の電極を１つのみとし、これに繋がる配線以外の配線は、電極と接続せず、放熱用帯（放熱のみに関与し、電気信号を送らない帯）としてもよい。

本参考形態における放熱機構をモデル化したものが図６である。図６中で、１ａは熱の発生源を表している。具体的には、レーザ素子の活性層で発生する熱を表しており、電気回路では定電流源に対応する。また、１ｂは、活性層とレーザ下端面電極との間の半導体層の熱抵抗を表しており、約２０℃／Ｗである。そして、その隣に繋がっている１２が、ザグリ穴表面からモジュール外部の間の熱抵抗であり、約１８０℃／Ｗになる。一方、Ｒ５ａ〜Ｒ５ｃは、３本の帯状金属配線の熱抵抗を現している。側面両側面の帯状金属配線５の幅を５００μｍ、長さを１．１ｍｍとすると、側面の帯状金属配線１枚分の熱抵抗は２８０℃／Ｗになる。３枚の帯状金属配線が並列に繋がっているとして配線部の熱抵抗を測定すると１１５℃／Ｗになる。また、１３は帯状金属配線が繋がっている外部電極と、モジュール外部の間の熱抵抗である。

これらを元に計算すると、半導体レーザ素子１上端面から外部に放出される熱量は、発熱量全体の４０％にあたる０．０４８Ｗ、下端面から放出される熱量は全体の６０％にあたる０．０７２Ｗとなり、発熱による温度上昇は１４．４℃になる。従来のボンディングワイヤと比較すると約９℃温度上昇を抑えられる。

（参考形態３）
図７は、この参考形態３の概略図である。この参考形態では、上記参考形態１で記載した帯状金属配線１５の裏面に、絶縁性の樹脂フィルム１４が接着されていること以外はすべて同じ構造である。

樹脂フィルムつきの帯状金属配線の作製方法は以下のようにする。帯状配線１５の裏面にあらかじめ感光性の樹脂を塗布し、その後、マスクを施して光を照射し、残したい部分の樹脂のみ硬化させる。その後エッチングで、硬化しなかった樹脂を取り除く。樹脂が取り除かれた部分は導電性を有し、レーザ素子上端面および外部電極とのコンタクト部分となる。また、樹脂フィルム１４により帯状金属配線とザグリ穴表面に形成された第１の電極との接触によるショートを防ぐことができる。

（参考形態４）
図８は、参考形態４の概略図である。この参考形態では、ザグリ穴表面に帯状に絶縁樹脂膜１６を塗布し、マスクを用いてその上だけに帯状の金属配線１７を蒸着により形成する。塗布する絶縁性樹脂としては参考形態３で用いた光硬化性樹脂を用いる。また、金属を蒸着する部分はザグリ穴表面およびレーザ上端面であり、これらは平坦ではないので、マスクを密着させることができない。このため、絶縁性の樹脂の塗布する範囲をある程度大きく取る必要があるが、半導体レーザ素子１より上側には配線が存在しなくなるので、光取り出し効率が上昇する。

（参考形態５）
図９および図１０は、参考形態５にかかる光源装置の概略図である。この参考形態は、上記実施の形態１と比較して、大きく異なる点が２つある。１つめの相違点は帯状金属配線５の厚さを、参考形態１に比べて数倍厚くしたことである。具体的には帯状金属配線５の厚みを２５μｍ、５０μｍと１００μｍとした３つの場合について検討した。もう１つの相違点は、ザグリ穴２に金属メッキをする際にメッキをしないライン状の絶縁部分１８を残すことによって、ザグリ穴２の内面に、金属反射膜を兼ねる第１の電極と、第２の電極とを形成して、帯状金属配線５の長さを短くしたことである。この構成を採用することにより、帯状金属配線５による光の取り出しロスを少なくできる。

帯状金属配線５の材質を金とし、長さを２００μｍ、幅を２００μｍとすると、厚さ２５μｍの場合の熱抵抗は１２７℃／Ｗ、厚さ５０μｍの場合の熱抵抗は６３．５℃／Ｗ、厚さ１００μｍの場合は３１．８℃／Ｗである。これらの数値から、帯状金属配線５の厚さが２５μｍの場合は、半導体レーザ素子１の上面を通って外部に逃げる熱は全発熱量の３９％にあたる０．０４７Ｗで、半導体レーザ素子１の温度上昇は１４．５℃、５０μｍの場合は半導体レーザ素子１上面を通って外部に逃げる熱は全発熱量の４５％にあたる０．０５４Ｗで、半導体レーザ素子１の温度上昇は１３．２℃、１００μｍの場合は半導体レーザ素子１の上端面を通って外部に逃げる熱は全発熱量の４８％にあたる０．０５８Ｗで、半導体レーザ素子１の温度上昇は１２．３℃になる。

従来のボンディングワイヤによる放熱と比べると、帯状配線厚が１００μｍの場合は従来の場合と比べて約１１℃温度上昇を抑えられる。

図１１は帯状金属配線の長さが２００μｍと１０００μｍの時の帯状配線の厚さと温度上昇の関係をグラフにしたものである。下側の曲線が配線長さが２００μｍの場合、上側の曲線が配線長さが１０００μｍの場合の値である。これらを比較すると、配線の長さが２００μｍの場合、１０００μｍよりも温度上昇を５℃下げることができる。さらに、長さが２００μｍの場合において、配線の厚さを２５μｍから１００μｍに変えた場合、温度上昇の変化を約２．５℃低くできる。これらの結果から、帯状金属配線の長さを短くし且つ厚さを増せば、温度上昇を大きく抑制できることがわかる。

レーザ素子と外部電極との最短配線距離を２００μｍとすると、半導体レーザ素子上端面から全く熱が逃げないとしたときの温度上昇は２４℃であり、従来のワイヤボンディングの場合はそこから２．８℃、厚さ２５μｍの帯状金属配線の場合は９．５℃温度上昇を抑えられる。よって本参考形態の効果は大きい。

（参考形態６）
図１２は、参考形態６で使用した光源装置の概略図である。この参考形態は、上記参考形態２のように帯状金属配線５を３本とし、上記参考形態５のように側面側から伸ばした帯状金属配線５と第２電極とのコンタクトを取るために、ザグリ穴２表面に、第１の電極と、第２の電極と、これらを絶縁する絶縁ライン１８とを、図１２のように形成した点である。この絶縁ライン１８は、実装された半導体レーザ素子１の側面のうち、発光面（図面右側面）を除く三面に沿うように形成される。この参考形態では、帯状配線の厚さが２５μｍと１００μｍの場合について検討している。

側面部の帯状金属配線５の幅は５００μｍ、長さは２００μｍである。帯状金属配線５の厚さが２５μｍの場合はこの帯状金属配線５の熱抵抗は５１℃／Ｗになる。この場合、半導体レーザ素子１上端面から伸びる３つの帯状金属配線５は図５のような並列接続になるのでその全熱抵抗は２１．３℃／Ｗになる。この数値を元にすると、上面から外部に放出される熱量は全発熱量の５０％にあたる０．０６Ｗ、温度上昇は１２℃になる。帯状金属配線５の厚さが１００μｍの場合は３つの並列接続の全熱抵抗の大きさは５．３℃／Ｗになるので、半導体レーザ素子１の上端面から外部に逃げる熱は、全発熱量の５２％にあたる０．０６２Ｗになり、温度上昇は１１．５℃になる。この場合は上端面から逃げる熱の方が下端面から逃げる熱の量より多くなる。

（実施の形態７）
図１３〜図１５は、本実施の形態にかかる光源装置の概略図である。配線に帯状のものを用いると放熱性は格段によくなることは上記の参考形態１〜６よりわかるが、帯状配線の幅や厚さが大きくなると半導体レーザ素子の上端面と配線の接着時に加えるエネルギーも増加する。

本実施の形態では、接着時工程の簡略化を試みた。本実施の形態が上記の参考形態１〜６と異なっている点は、半導体レーザ素子１上端面と電極をつなぐ配線として、金属ではなく導電性樹脂２０を使用している点である。導電性樹脂２０の熱伝導係数は約５０Ｗ／ｍ・℃である。

この光源装置の作製手順は以下のようになる。まず、半導体レーザ素子１をザグリ穴２底面に導電性樹脂ペーストなどによって実装する。その後、半導体レーザ素子１側面と、半導体レーザ素子１の底面からはみ出したペーストを覆うように、絶縁性の樹脂１９を塗布する。

図１４はレーザ素子と絶縁樹脂１９の形状を示している。樹脂１９の塗布の際に半導体レーザ素子１上端面が樹脂１９に覆われるとその後上端面と第２の電極との電気的導通が取れなくなるので、樹脂１９を塗布している間は、半導体レーザ素子１の上端面はほかの部材などにより覆って保護する。その後、導電性樹脂２０を半導体レーザ素子１の上端部と電極をつなぐように塗布する。放熱経路の断面積や長さは、参考形態６の１００μｍの金属板の場合とほぼ同じ程度とする。この結果、図１５に示すような半導体レーザ光源装置が得られる。

この実施の形態の放熱を計算すると、全熱量の４８％にあたる０．０５８Ｗの熱が導電性樹脂２０を介して放熱され、レーザ素子１の発熱による温度上昇は１２．４℃である。参考形態１に記載した従来のボンディングワイヤと比べると、温度上昇は格段に低く抑えられている。また、上記参考形態６の場合と比べても、温度上昇の差は１℃程度である。

配線として機能する範囲で、ペーストを薄く、かつ粘度を下げた場合であっても、温度上昇は１７．３℃であり、十分温度上昇を抑える効果がある。この場合は、熱抵抗は参考形態５の、厚さ１０μｍの帯状金属配線の場合とほぼ等しくなる。

（参考形態８）
この参考形態では、青色半導体レーザ（波長４００ｎｍ帯）を用いた照明装置について説明する。図１６は、青色アレイ半導体レーザ素子を用いた照明装置の基板部分である。同図（ｂ）は、基板の概観図であり、同図（ａ）は参考形態１で説明した光源単位ユニットの詳細図である。

この照明装置の構成について説明する。高熱伝導性ガラスエポキシ基板９に設けられた２次元面上のザグリ穴２と、その内部に配置された半導体レーザ素子１は、上記実施の形態１と同じように、光散乱粒子３を混入した樹脂４で囲まれている。

次に図１７に示すように、この基板を蛍光体２１を含む樹脂でモールドし、保護層１１、レンズ１０を形成する。この蛍光体２１は、インジウムナイトライド（ＩｎＮ）化合物半導体粒子からなり、そのサイズは約５ｎｍ、６ｎｍ、１３ｎｍである。これら蛍光体２１は、波長４００ｎｍの光により励起され、それぞれ青、緑、赤の蛍光を発する。結果、白色の照明装置として用いることができる。なお、この蛍光体は波長に対して十分に小さいため、光が散乱されることはない。

光散乱は、光散乱粒子３の存在する領域で起こり、この領域でアパーレントな光源径が決定され、これは半導体レーザ素子を用いることにより、効率よく拡大されている。また、放熱性を向上させたことにより、半導体レーザ素子の駆動電流をより大きくすることができ、光出力を増やすことが可能となる。
よって、薄型で、高輝度、高強度であり且つ輝度のムラを押さえた照明装置を実現できる。また、放熱性に優れるため、大型化しても長期信頼性が低下することがない。

このような、薄型で大型化可能な照明装置は、液晶ディスプレイのバックライトとして用いることができる。本照明装置を用いることで、従来の蛍光灯よりさらに薄型のバックライトを得ることが可能となる。また、近年実現されつつある発光ダイオードを用いたバックライトと比較しても、一定の使用時間における光強度の低下量が少なく長期信頼性に優れたバックライト光源である。

以上説明したように、本発明によると、半導体レーザ光源装置の放熱性を高めることにより、高出力の半導体レーザ光源の長期信頼性を向上できる。これを用いることにより、高速且つ長距離通信可能な通信機器や高輝度な照明装置を実現できる。よって、産業上の利用性は大である。

参考形態１にかかる光源装置基板を示す図である。参考形態１にかかる光源装置の斜視図である。参考形態１にかかる光源装置の断面図である。参考形態１にかかる光源装置基板の放熱機構概念図である。参考形態２にかかる光源装置基板を示す図である。参考形態２にかかる光源装置基板の放熱機構概念図である。参考形態３にかかる光源装置の断面図である。参考形態４にかかる光源装置の断面図である。参考形態５にかかる光源装置基板を示す図である。参考形態５にかかる光源装置の断面図である。参考形態５にかかる光源装置の帯状金属配線の厚さと温度上昇の関係を示すグラフである。参考形態６にかかる光源装置基板を示す図である。実施の形態７にかかる光源装置基板を示す図である。実施の形態７にかかる光源装置のレーザ素子および絶縁樹脂を示す図である。実施の形態７にかかる光源装置の断面図である。参考形態８にかかる照明装置基板を示す図である。参考形態８にかかる照明装置を示す図である。従来の光源装置の断面図である。

符号の説明

1・・・レーザ素子
1a・・・レーザ素子活性層（熱源）
1b・・・レーザ素子基板部の熱抵抗
2・・・ザグリ穴
2a・・・第１の電極（金属反射膜）
3・・・光散乱粒子
4・・・シリコーン系低硬度樹脂
5・・・帯状金属配線
R5a〜R5c・・・帯状金属配線の熱抵抗
6・・・第２の電極
7・・・ワイヤ
8・・・IC
9・・・基板
10・・・レンズ
11・・・保護膜
12・・・ザグリ穴表面と外部の間の熱抵抗
13・・・外部電極と外部の間の熱抵抗
14・・・絶縁膜（帯状配線のザグリ穴側に設けられたもの）
15・・・帯状金属配線
16・・・絶縁膜
17・・・金属蒸着膜
18・・・絶縁ライン（絶縁部分）
19・・・絶縁性樹脂
20・・・導電性樹脂
21・・・蛍光体

Claims

基板と、
前記基板表面に形成された凹状のザグリ穴と、
前記ザグリ穴の表面の少なくとも一部に設けられた金属反射膜を兼ねる第１の電極と、を備え、
前記ザグリ穴内に、前記半導体レーザ素子と、当該半導体レーザ素子の周囲に配置された光散乱媒体とが、前記半導体レーザ素子と前記第１の電極とが電気的に接続された状態で収容された半導体レーザ光源装置において、
前記基板上に第２の電極が設けられ、
前記半導体レーザ素子と、前記第２の電極とが、帯状の配線によって接続されており、
前記帯状配線材料が、導電性樹脂である、
ことを特徴とする半導体レーザ光源装置。
上記請求項１に記載の半導体レーザ光源装置において、
帯状配線の断面積が２０００μｍ^２以上であることを特徴とする半導体レーザ光源装置。
上記請求項１に記載の半導体レーザ光源装置において、
前記第１の電極と、前記半導体レーザ素子とが直接接触することを特徴とする半導体レーザ光源装置。
上記請求項１に記載の半導体レーザ光源装置において、
前記帯状配線の前記ザグリ穴側の面に、絶縁膜が形成されていることを特徴とする半導体レーザ光源装置。
上記請求項１に記載の半導体レーザ光源装置において、
前記第１の電極は、前記ザグリ穴表面全てに形成され、
前記第１の電極の表面の一部が絶縁膜により被覆され、当該絶縁膜上に前記帯状配線が形成されていることを特徴とする半導体レーザ光源装置。
上記請求項１に記載の半導体レーザ光源装置において、
前記ザグリ穴表面であって、前記第１の電極が形成されていない部分に、前記帯状配線が形成されていることを特徴とする半導体レーザ光源装置。
上記請求項１に記載の半導体レーザ光源装置において、
前記帯状配線は、複数本であり、
前記帯状配線の数に対応した数の前記第２の電極が前記基板上に形成され、
前記複数の第２の電極は、基板内部において電気的に接続されていることを特徴とする半導体レーザ光源装置。
上記請求項１に記載の半導体レーザ光源装置において、
前記ザグリ穴の表面には、前記金属反射膜を兼ねる第１の電極と、前記第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極とを電気的に絶縁する絶縁部分と、が形成されており、
前記半導体レーザ素子が第１の電極が形成された領域上に実装されていることを特徴とする半導体レーザ光源装置。
上記請求項１ないし８のいずれかに記載の半導体レーザ光源装置において、
前記導電性樹脂の厚みが、１０μｍ以上であることを特徴とする半導体レーザ光源装置。
請求項１ないし９のいずれかに記載の半導体レーザ光源装置を用いた通信機器。
請求項１ないし９のいずれかに記載の半導体レーザ光源装置を用いた照明機器。