JP6019758B2

JP6019758B2 - 光源装置

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Publication number: JP6019758B2
Application number: JP2012122806A
Authority: JP
Inventors: 英典松尾; 近藤　秀樹; 秀樹近藤
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2032-05-30
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Description

本発明は、光源装置に関し、特に半導体レーザ装置を備える光源装置に関するものである。

近年、光源として半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）装置を搭載した光源装置が、プロジェクタ、レーザ加工機、光記録・再生装置、光通信装置等に利用されている。このような光源装置において、搭載されている半導体レーザ装置を取り外して別の光源装置に流用する、という問題がある。これは、半導体レーザ装置が通常想定される装置以外に使用される可能性があり、最終ユーザの安全性を確保することが困難になる。このため、半導体レーザ装置を光源装置から容易に取り外せない構造が求められている。

例えば特許文献１には、ブロック部と、前記ブロック部が上面上に設けられたアイレット部と、を含むステムと、前記ブロック部に搭載された半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子を覆うように、前記アイレット部の上面上に固定されたキャップと、前記アイレット部に保持されたリードと、前記半導体レーザ素子からの熱を放熱するための放熱器とを備え、前記放熱器は、少なくとも、前記アイレット部の下面における前記ブロック部の真下に位置する領域全面と熱接触している、半導体レーザ装置が記載されている。また、前記放熱器は、フィラーを含む充填層を介して、前記アイレット部の少なくとも下面と間接的に接触してもよいことが記載されている。

特開２０１１−１８８００号公報

しかしながら、特許文献１に記載された発明は、高い放熱効果を有し、高出力でレーザ光を出射可能な半導体レーザ装置を提供することを目的とするものであって、当該文献では言及されていない上記半導体レーザ装置の流用の問題に対する解決策としては、不十分なものである。

そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、半導体レーザ装置の取り外しが困難な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に、本発明に係る光源装置は、ステムを有する半導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置を保持する保持部材と、前記半導体レーザ装置を前記保持部材に接着させる第１の接着部材と、を備え、前記ステムは、半導体レーザ素子が実装される素子実装部と、前記半導体レーザ素子と電気的に接続される端子と、前記素子実装部を上面側に保持し且つ前記端子を下面側に露出させて保持するベース部と、を有し、前記保持部材は、前記第１の接着部材と接する面に鍍金が施されており、前記第１の接着部材は、金属を含み、前記ベース部の下面を前記保持部材に接着させており、さらに前記半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子を前記ステムに接着させる第２の接着部材を備え、前記半導体レーザ装置を前記保持部材に接着させた後における前記第１の接着部材の軟化点は、前記半導体レーザ素子を前記ステムに接着させた後における前記第２の接着部材の軟化点以上であることを特徴とする。

また、本発明に係る光源装置は、以下のように構成することができる。

前記第１の接着部材は、前記ベース部の側面を前記保持部材に接着させていることが好ましい。

前記ステムは、前記ベース部の下面及び／又は側面に窪みが設けられており、前記第１の接着部材は、前記窪みに入り込んで設けられていることが好ましい。

前記保持部材は凹部を有し、前記第１の接着部材は、前記凹部内において、前記ベース部の下面を前記保持部材に接着させていることが好ましい。

前記光源装置は、前記保持部材に接続される放熱部材を備え、前記第１の接着部材は、前記ベース部の上面を前記放熱部材に接着させていることが好ましい。

前記半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子から光が入射される光学部品と、前記光学部品を保持し前記半導体レーザ素子を封止するキャップと、を備えることが好ましい。

前記保持部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金を母材とすることが好ましい。

本発明によれば、半導体レーザ装置を保持部材に強固に接着して、半導体レーザ装置の取り外しを困難にすることができる。

本発明の一実施の形態に係る光源装置の外観を示す概略斜視図である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の構成を示す概略斜視図である。本発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装置を示す概略上面図（ａ）と、そのＡ−Ａ断面を示す概略断面図（ｂ）である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の一部の構造を拡大して示す概略断面図である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の一部の構造を拡大して示す概略上面図（ａ）と、一変形例に係る光源装置の一部の構造を拡大して示す概略断面図（ｂ）である。

以下、発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。但し、以下に説明する光源装置は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。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、誇張していることがある。

＜実施の形態１＞
図１及び図２はそれぞれ、実施の形態１に係る光源装置の外観及び構成を示す概略斜視図である。図３（ａ）は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置を示す概略上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す概略断面図である。図４は、実施の形態１に係る光源装置の一部の構造を拡大して示す概略断面図である。

なお以下、光源装置の光軸に沿う方向（光軸方向）における、主として光が出射される側を前方、その反対側を後方とする。また、主として、各部材における、光源装置の前方となる側を上方、光源装置の後方となる側を下方とする。

実施の形態１に係る光源装置１００は、図１，２に示すように、半導体レーザ装置１０を保持する保持部材３０，３１を備えている。より詳細には、光源装置１００は、複数の半導体レーザ装置１０を各々保持する、第１の保持部材３０上に、第２の保持部材３１が設けられ、その前方及び後方に第１の放熱部材５０と第２の放熱部材５１が接続されて構成されている。なお、半導体レーザ装置及びそれを保持する保持部材の数は任意に変更可能である。すなわち、保持部材は１つの半導体レーザ装置を保持していればよく、光源装置は１つの保持部材を備えていればよい。

図３に示すように、半導体レーザ装置１０は、ステム２０を有している。ステム２０は、半導体レーザ素子１５が実装される素子実装部２１と、半導体レーザ素子１５と電気的に接続される端子２２と、素子実装部２１を上面２４側に保持し且つ端子２２を下面２５側に露出させて保持するベース部２３と、を有する。なお、ベース部２３は、素子実装部２１を、自身と一体化して保持していてもよい。

また、図３に示すように、半導体レーザ装置１０は、半導体レーザ素子１５から光が入射される光学部品２７と、この光学部品２７を保持し半導体レーザ素子１５を封止するキャップ２８と、を備えている。このような半導体レーザ装置１０は、予め光学調整された光を出射可能なユニットとして別の光源装置に流用しやすいため、その取り外しを困難にする意義が大きい。また、半導体レーザ装置１０の放熱性を高めることにより、半導体レーザ素子１５と光学部品２７の相対的な位置関係を保ち、優れた光学特性を維持しやすい。

そして、図４に示すように、光源装置１００は、半導体レーザ装置１０を保持部材３０，３１に接着させる接着部材４０（第１の接着部材）を備えている。より詳細には、第１の接着部材４０は、各半導体レーザ装置１０に対応して設けられている。また、第１の接着部材４０は、金属を含み、半導体レーザ装置１０のステムのベース部の下面２５を保持部材３０に接着させている。第１の接着部材４０の厚さは、ステムの端子２２をショートさせることがなければ、特に制限されない。

ここで、保持部材３０，３１は、第１の接着部材４０と接する面に鍍金が施されていることが好ましい。保持部材３０，３１は、表面の酸化や母材の材質により、半田などの接着部材との接合性が悪い場合がある。そこで、保持部材３０，３１の第１の接着部材４０と接する面に鍍金を施すことで、第１の接着部材４０との接合性を改善し、半導体レーザ装置のステム２０を保持部材３０，３１に安定して接着することができる。特に、アルミニウムやアルミニウム合金は、熱伝導性に優れる反面、表面が酸化されやすく半田などの接着部材との接合性が非常に悪い。このため、保持部材３０，３１がアルミニウム又はアルミニウム合金を母材とする場合に、特に好適である。

なお、保持部材３０，３１の鍍金は、金、錫、ニッケル、銀、パラジウム、銅などの単層膜又はこれらの多層膜で構成することができる。特に、少なくとも最表面に錫又は銀を有することが、接合性の観点で好ましい。この鍍金は、保持部材３０，３１の外面のほぼ全域に施されていてもよいし、第１の接着部材４０と接する部位付近に限って施されていてもよい。

このように、半導体レーザ装置１０と保持部材３０，３１を、第１の接着部材４０を介して（より好ましくは金属接合させ）、強固に接着させることにより、半導体レーザ装置１０の取り外しを困難にすることができる。また、第１の接着部材４０を介することで、半導体レーザ装置１０と保持部材３０，３１との密着性を高め、半導体レーザ装置１０から発生する熱を保持部材３０，３１に効率良く伝導することができ、半導体レーザ装置１０の放熱性を高めることができる。

以下、光源装置１００の好ましい構成について記述する。

図４に示すように、第１の保持部材３０において、第１の接着部材４０は、半導体レーザ装置１０のステムのベース部の下面２５に加え、側面２６を保持部材３０に接着させている。これにより、半導体レーザ装置１０をより強固に保持部材３０に接着させることができ、半導体レーザ装置１０の取り外しをより困難にすることができる。また、半導体レーザ装置１０から発生する熱を第１の接着部材４０を介して保持部材３０により効率良く伝導しやすく、半導体レーザ装置１０の放熱性をより高めることができる。

図４に示すように、第１の保持部材３０、第２の保持部材３１はそれぞれ、複数の凹部３５を有している。そして、第１の接着部材４０は、凹部３５内において、半導体レーザ装置１０のステムのベース部の下面２５を保持部材３０，３１に接着させている。これにより、半導体レーザ装置１０の保持部材３０，３１との接着面積を増大させやすく、半導体レーザ装置１０を保持部材３０，３１に強固に接着させやすい。また、半導体レーザ装置１０の露出を抑えて、半導体レーザ装置１０に外力を掛け難くすることにより、半導体レーザ装置１０の取り外しをより困難にすることができる。

なお、凹部３５は、半導体レーザ装置１０のステムのベース部２３の少なくとも一部を収容できればよいが、半導体レーザ装置１０の取り外しをより困難にするために、ベース部２３の全部を収容することが好ましい。さらに、凹部３５は、半導体レーザ装置１０のステムのベース部２３とキャップ２８と、の全部を収容してもよい。また、凹部３５の形状は、半導体レーザ装置１０を精度良く設置するために、ステムのベース部２３の形状にほぼ沿っていることが好ましい。凹部３５の底面は、平面が良い。凹部３５の側面は、底面に対して略垂直でよいが、上方側の開口径が大きい傾斜面（例えば傾斜角５°以上４５°以下）であってもよい。

図４に示すように、光源装置１００は、保持部材３０，３１に接続される放熱部材５０，５１を備えている。そして、第１の接着部材４０は、半導体レーザ装置１０のステムのベース部の上面２４を放熱部材５１に接着させている。これにより、半導体レーザ装置１０のステムのベース部２３が、保持部材３１と放熱部材５１に挟まれて両部材に接着されるので、半導体レーザ装置１０の取り外しをよりいっそう困難にすることができる。また、半導体レーザ装置１０から発生する熱を第１の接着部材４０を介して放熱部材５１によりいっそう効率良く伝導することができ、半導体レーザ装置１０の放熱性をさらに高めることができる。

図４に示すように、半導体レーザ装置１０は、半導体レーザ素子１５をステム２０に接着させる第２の接着部材１６を備えている。そして、半導体レーザ装置１０を保持部材３０，３１に接着させた後における第１の接着部材４０の軟化点（軟化温度）は、半導体レーザ素子１０をステム２０に接着させた後における第２の接着部材１６の軟化点以上であることが好ましい。これにより、保持部材３０，３１に接着された半導体レーザ装置１０を、第１の接着部材４０が軟化するまで加熱した場合、半導体レーザ装置１０の損傷や特性の劣化を伴う虞がある。したがって、半導体レーザ装置１０を取り外して流用することをより困難にすることができる。

なお、ここでいう「軟化」は、軟化させる前の接着部材が固形状であってもペースト状であっても、構成材料の溶融、ガラス転移などにより液状化又は粘度の低下を起こすこと、として定義することができる。接着部材の構成材料によっては、融点とすることもできる。

図５（ａ）は、実施の形態１に係る光源装置の一部の構造を拡大して示す概略上面図である。また、図５（ｂ）は、一変形例に係る光源装置の一部の構造を拡大して示す概略断面図である。

図５（ａ）に示すように、半導体レーザ装置１０のステム２０は、ベース部の側面２６に窪み２９１が設けられており、第１の接着部材４０は、その窪み２９１に入り込んで設けられている。この窪み２９１に入り込んだ第１の接着部材４０のアンカー効果により、半導体レーザ装置１０が保持部材３０により強固に接着されるので、半導体レーザ装置１０の取り外しをより困難にすることができる。

また、図５（ｂ）に示す変形例のように、半導体レーザ装置１０のステムのベース部の下面２５に窪み２９２が設けられてもよく、第１の接着部材４０は、その窪み２９２に入り込んで設けられていてもよい。この場合も、窪み２９２に入り込んだ第１の接着部材４０のアンカー効果により、半導体レーザ装置１０を保持部材３０により強固に接着させることができる。上述の側面の窪み２９１と下面の窪み２９２の両形態を組み合わせてもよい。

なお、窪み２９１，２９２の平面形状は、点状、直線状、折れ線状、曲線状、環状などであってよく、断面形状は、矩形状、三角形状、半円形状、半楕円形状などであってよい。また、下面の窪み２９２の深さは、例えばステムのベース部２３の厚さの半分以下とすることができる。窪み２９１，２９２は、１つでもよいが、複数設けられることで半導体レーザ装置の保持部材への接着強度をより高めやすいので好ましい。複数の窪み２９１，２９２は、半導体レーザ装置１０を精度良く設置するために、ステムのベース部２３の中心軸を基準として、ほぼ回転対称となる位置に設けられることが好ましい。

（光源装置の製造方法）
実施の形態１において、光源装置１００は、例えば、次のように半導体レーザ装置１０を保持部材３０，３１に接着して製造することができる。

まず、保持部材３０，３１の半導体レーザ装置１０の接着予定位置に、軟化させる前の第１の接着部材４０を設置する。このとき、第１の接着部材４０は、固形状であればコレットやピンセットなどを用いて配置し、ペースト状であればディスペンサなどを用いて塗布すればよい。

次に、設置した第１の接着部材４０上に、半導体レーザ装置１０を載置する。このとき、半導体レーザ装置１０を適度に押圧することで、第１の接着部材４０をステムのベース部の側面、又は側面と上面に接するように設けることができる。また、半導体レーザ装置１０を載置した後、軟化させる前の第１の接着部材４０を更に追加してもよい。

最後に、第１の接着部材４０を、加熱装置などにより加熱して軟化させた後、冷却して固化させる（以降、「軟化-固化」と記す場合がある）ことで、半導体レーザ装置１０を保持部材３０，３１に接着させることができる。

半導体レーザ装置１０を保持部材３０，３１に接着させる前における第１の接着部材４０の軟化点は、半導体レーザ素子１５をステム２０に接着させた後における第２の接着部材の軟化点より低いことが好ましい。これにより、半導体レーザ装置１０の損傷や特性の劣化を防止しながら、半導体レーザ装置１０を保持部材３０，３１に接着させることができる。

なお、１つの保持部材３０，３１に複数の半導体レーザ装置１０を接着させる場合、各半導体レーザ装置に対応して設置した第１の接着部材４０を熱処理により一括して軟化-固化させ、複数の半導体レーザ装置を同時に保持部材３０，３１に接着させることができる。これにより、少ない工数で安価に光源装置を製造することができる。

以下、本発明の光源装置の各構成要素について説明する。

（半導体レーザ素子１５）
半導体レーザ素子は、各種の半導体で構成される素子構造を含むものでよい。なかでも、紫外光や短波長の可視光を発光可能な窒化物半導体（主として、一般式Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{1−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）で表される）を用いたレーザ素子は、比較的高価であって、また指向性に優れるが、熱が比較的溜まりやすいため、本発明にとって特に好適である。なお、半導体レーザ素子（又は半導体レーザ装置）を複数備える光源装置の場合、各半導体レーザ素子（又は各半導体レーザ装置）の発光波長（発光色）は、互いに略同じであってもよいし、例えば赤、緑、青など互いに異なっていてもよい。

（第２の接着部材１６）
第２の接着部材は、半導体レーザ素子をステムに接着させる部材である。第２の接着部材は、軟化させる前においては、固形状とペースト状のどちらでもよい。第２の接着部材は、金、錫、銀、ビスマス、銅、インジウム、アンチモンなどの金属を主成分とすることが好ましいが、少なくとも軟化させる前においては樹脂や有機溶剤を含んでいてもよい。具体的には、錫-ビスマス系、錫-銅系、錫-銀系、金-錫系などの各種の半田や金属ペーストが挙げられる。なお、第２の接着部材は、例えばサブマウントのように、窒化アルミニウムや炭化珪素などの基板を介して、その基板の上面及び下面に設けられたものでもよい。

（ステム２０）
ステムは、半導体レーザ素子が接着される部材である。ステムの素子実装部及びベース部は、熱伝導性の観点から、端子を電気的に絶縁する部位を除いて、銅、鉄鋼（炭素鋼など）、アルミニウム、金、又はこれらの合金などの金属を主成分として構成されることが好ましい。また、ステムは、最表面が金となる鍍金が施されていることが好ましい。ステムは、ベース部の上面視形状がほぼ円形に沿ったものや、その一部がカットされたもの（「I-cutステム」又は「D-cutステム」と呼ばれるもの）などを使用できる。また、端子は、主として棒状のリード端子であるが、ベース部のスルーホール、ビアなどを介して形成された膜状又は柱状の電極であってもよい。

（光学部品２７）
光学部品は、レンズ、ミラー、プリズム、光学フィルタ、拡散板、カバーガラスなどの光学素子のほか、これらの光学素子又は透光性部材に蛍光物質を配合した波長変換部材、若しくはレーザロッドや波長変換用の非線形光学結晶などの光学結晶、若しくは光ファイバなどを、単体で又は組み合わせて用いることができる。光学部品がコリメータレンズである又はそれを含むことで、平行光を出射可能となり、半導体レーザ装置の汎用性が高まるため、その取り外しを困難にする意義が特に大きい。加えて、光源装置の光学特性に殆ど影響を及ぼさずに半導体レーザ装置の光軸方向の設置位置を変えることができ、半導体レーザ装置の放熱性に優れる配置を取りやすい。なお、光学部品は、キャップの内面に設けられた位置決め用の突起に当接され、接着部材（第３の接着部材）の塗布、熱圧着、圧入などによりキャップに固定される。

なお、蛍光物質は、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２）、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ、Ｂａ）_２ＳｉＯ_４）などを用いることができる。例えば、青色光を発光する半導体レーザ素子と、その青色光の一部を吸収して黄色光を発光する蛍光物質と、の組み合わせにより、白色光を発光する光源装置とすることができる。

（キャップ２８）
キャップは、ステムのベース部に接続され、光学部品を保持し、半導体レーザ素子を封止して保護する部材であるが、光源装置の構成や用途により省略することができる。キャップは、光学部品からの出射光を光軸方向に透過可能な構造を有していればよい。キャップは、後述の保持部材と同様の材料を用いて構成することができる。キャップの形状は、筒状又は箱状が良く、上面視では、ステムのベース部の上面の周縁部を露出させ、該ステムのベース部の形状にほぼ沿っていることが好ましい。

（保持部材３０，３１）
保持部材は、半導体レーザ装置を保持する部材である。保持部材は、種々の形状を有するものでよく、板状、ブロック状、箱状、筒状、Ｌ字状、Ｔ字状などが挙げられる。保持部材の母材は、上述のアルミニウム又はアルミニウム合金のほか、ステンレス鋼（オーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系）、鉄鋼（機械構造用炭素鋼、一般構造用圧延鋼）、スーパーインバー、コバールなどを用いることができる。なかでも、鉄鋼は、安価であるが、半田などの接着部材との接合性が比較的悪いので、鍍金を施す構成が好適である。このほか、銅又は銅合金も熱伝導性の観点では好ましい。また、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素などのセラミックを用いることもできる。さらに、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ、ＡＳＡ、ＰＢＴなどの樹脂材料を用いることができ、これらの樹脂材料に酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化珪素、グラファイト、酸化チタンなどの充填材が添加されたものを用いてもよい。また、保持部材は、その外面にフィンが形成されたものでもよい。

（第１の接着部材４０）
第１の接着部材は、半導体レーザ装置を保持部材に接着させる部材である。第１の接着部材は、軟化させる前においては、固形状とペースト状のどちらでもよい。第１の接着部材は、金、錫、銀、ビスマス、銅、インジウム、アンチモンなどの金属を含み、少なくとも軟化させる前においては樹脂や有機溶剤を含んでいてもよいが、軟化-固化後においては上記金属を主成分とすることが好ましい。具体的には、錫-ビスマス系、錫-銅系、錫-銀系、金-錫系などの各種の半田や金属ペーストが挙げられる。第１の接着部材は、一度加熱されて軟化-固化すると、軟化点が軟化させる前のそれより高くなるものが好ましい。特に、その軟化点の差は、３０℃以上であることが好ましく、５０℃以上であることがより好ましく、１００℃以上であることがよりいっそう好ましい。このような接着部材（軟化させる前）としては、銅粉末を添加した錫系半田（例えば千住金属工業社製ＲＡＭシリーズ）や、銀粒子とアルコール等の有機溶剤を含む焼結型のペースト（固化後は主として多孔質の銀粒子の焼結体となる；例えばWO2009/090915公報参照）などが挙げられる。

（放熱部材５０，５１）
放熱部材は、保持部材に接続され、保持部材ひいては半導体レーザ装置からの放熱を促進可能な部材である。放熱部材は、放熱器又は放熱板であって、効果的に放熱するために、フィンを有することが好ましい。フィンの形状は、板状、剣山状、円筒状、螺旋状などが挙げられる。放熱部材は、前述の保持部材と同様の材料を用いて構成することができる。なお、放熱部材は、その近隣にファンが設けられることで、より効果的に放熱可能である。

以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

＜実施例１＞
実施例１の光源装置は、図１，２に示す例の構成を有する、プロジェクタ用の光源であって、以下のように構成されている。

実施例１の光源装置は、互いに重ねられてネジで固定された、２つの保持部材（ＬＤホルダ）を備えている。２つの保持部材はそれぞれ、アルミニウム合金製の母材の外面に錫の鍍金が施されたものである。

後方の保持部材は、厚さ１２．５ｍｍの略板状の部材であって、直径９．１ｍｍの円形開口、深さ７ｍｍの凹部と、その凹部の底面に設けられた、リード端子を通すための楕円形開口の貫通穴と、の対からなる穴を８つ有する。この穴は、４行４列に配置され、各行における２つの穴の中心間距離は１５ｍｍ、各行の間隔は７．５ｍｍであり、奇数行目と偶数行目において穴の配置は同じで、奇数行目と偶数行目の穴は横方向に７．５ｍｍずれている。また、後方の保持部材は、前方の保持部材に保持される半導体レーザ装置のリード端子に接続される導線を通すための楕円形状の貫通穴を８つ有する。なお、後方の保持部材は、各半導体レーザ装置のリード端子と電気的に接続される回路基板を横方向に延出させて保持している。

前方の保持部材は、厚さ８．５ｍｍの略板状の部材であって、直径９．１ｍｍの円形開口、深さ２ｍｍの凹部と、その凹部の底面に設けられた、リード端子を通すための楕円形開口の貫通穴と、の対からなる穴を８つ有する。この穴は、後方の保持部材の穴と交互になるように４行４列に配置されている。また、前方の保持部材は、後方の保持部材に保持される半導体レーザ装置のキャップの一部が挿入され且つその半導体レーザ装置からの光を通過させるための貫通穴（窓部）を８つ有する。この貫通穴は、前方（上方）側の直径５．３ｍｍ、長さ（深さ）３．５ｍｍの幅狭部と、後方（下方）側の直径７．５ｍｍの幅広部と、からなっている。

半導体レーザ装置は、ステムに、半導体レーザ素子が実装され、並びに光学部品を保持したキャップが固定されて、構成されている。ステムは、それぞれ銅合金の母材の表面に金の鍍金が施された、ブロック状の素子実装部と、２本のリード端子と、直径９ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの円盤状のベース部と、を有する。ステムの素子実装部には、窒化アルミニウム基板の上面及び下面に金-錫系の共晶半田（第２の接着部材；軟化-固化させる前の軟化点は約３０５℃）を有するサブマウントを介して、発光中心波長４５５ｎｍ、定格出力３Ｗの窒化物半導体レーザ素子が接着されている。キャップは、ステンレス製で直径６．８５ｍｍの円筒状の部材であって、その下端の鍔状部がステムのベース部の上面に溶接されている。キャップの上部には、ＮＡが０．５のＢＫ７製のコリメータレンズである光学部品が圧入により固定されている。なお、ステムのベース部の側面には、上面から下面に貫通する、上面視で略三角形状の窪み（切り欠き）が設けられている。

そして、２つの保持部材の各凹部には、上述の半導体レーザ装置のステムのベース部が収容されており、半導体レーザ装置のベース部の下面及び側面と、それに各々対向する凹部の底面及び側面と、が、その間に介在する第１の接着部材により接着されている。また、第１の接着部材は、ステムのベース部の側面の窪みにも入り込んでいる。なお、第１の接着部材は、錫-ビスマス系の半田（軟化-固化させる前の軟化点は約１７０℃）である。

放熱部材は、重ねられた２つの保持部材を、前方と後方から挟むように、２つ設けられている。２つの放熱部材はそれぞれ、アルミニウム合金製で、外側に突出する板状のフィンが配列して設けられた放熱板であって、保持部材にネジで固定されている。なお、前方の放熱部材の中央部は、フィンがなく、各半導体レーザ装置からの光を装置外部に出射するための１６の円形開口の貫通穴が設けられている。また、そのうちの半分の貫通穴には、前方の保持部材に保持される半導体レーザ装置のキャップの一部が挿入されている。

以上のような光源装置においては、半導体レーザ装置は、保持部材に固着され、容易に取り外すことができない。また、光源装置を長時間駆動させても、半導体レーザ装置の温度上昇を抑え、安定した光出力及び光軸などの光学特性を維持することができる。

本発明に係る光源装置は、プロジェクタ、レーザ加工機、光記録・再生装置、ディスプレイ、プリンタ、光通信デバイスなどの光源、並びに自動車のヘッドライトなどの種々の照明の光源などに好適に利用することができる。

１０…半導体レーザ装置（１５…半導体レーザ素子、１６…第２の接着部材、２０…ステム（２１…素子実装部、２２…端子、２３…ベース部（２４…上面、２５…下面、２６…側面、２９１，２９２…窪み））、２７…光学部品、２８…キャップ）
３０，３１…保持部材（３０…第１の保持部材，３１…第２の保持部材、３５…凹部）
４０…接着部材（第１の接着部材）
５０，５１…放熱部材（５０…第１の放熱部材，５１…第２の放熱部材）
１００…光源装置

Claims

ステムを有する半導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置を保持する保持部材と、前記半導体レーザ装置を前記保持部材に接着させる第１の接着部材と、を備え、
前記ステムは、半導体レーザ素子が実装される素子実装部と、前記半導体レーザ素子と電気的に接続される端子と、前記素子実装部を上面側に保持し且つ前記端子を下面側に露出させて保持するベース部と、を有し、
前記保持部材は、前記第１の接着部材と接する面に鍍金が施されており、
前記第１の接着部材は、金属を含み、前記ベース部の下面を前記保持部材に接着させており、
さらに前記半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子を前記ステムに接着させる第２の接着部材を備え、
前記半導体レーザ装置を前記保持部材に接着させた後における前記第１の接着部材の軟化点は、前記半導体レーザ素子を前記ステムに接着させた後における前記第２の接着部材の軟化点以上である光源装置。
前記第１の接着部材は、前記ベース部の側面を前記保持部材に接着させている請求項１に記載の光源装置。
前記ステムは、前記ベース部の下面及び／又は側面に窪みが設けられており、
前記第１の接着部材は、前記窪みに入り込んで設けられている請求項１又は２に記載の光源装置。
前記保持部材は凹部を有し、
前記第１の接着部材は、前記凹部内において、前記ベース部の下面を前記保持部材に接着させている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源装置。
前記光源装置は、前記保持部材に接続される放熱部材を備え、
前記第１の接着部材は、前記ベース部の上面を前記放熱部材に接着させている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光源装置。
前記半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子から光が入射される光学部品と、前記光学部品を保持し前記半導体レーザ素子を封止するキャップと、を備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光源装置。
前記保持部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金を母材とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光源装置。