JP6631502B2

JP6631502B2 - レーザパッケージの製造方法

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Publication number: JP6631502B2
Application number: JP2016253469A
Authority: JP
Inventors: 政俊中垣; 一真 ▲高▼鶴; 英一郎岡久
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Current assignee: Nichia Corp
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Filing date: 2016-12-27
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Description

本発明はレーザパッケージの製造方法に関する。

サブマウントと、サブマウントに設けられたレーザ素子とを有する複数のレーザ装置を基板の上面に接合するための材料として半田材を用いる方法が知られている。この場合、基板の上面のうち、レーザ装置を後に載置する予定の領域に半田材を配置した後、半田材の上にレーザ装置を載置する。その後、レーザ装置を押圧しながら加熱することにより、基板に接合する（例えば、特許文献１）。

特開２００７−１３００２

しかしながら、特許文献１に記載のレーザ装置の載置方法には、レーザ装置を精度よく載置しつつ、レーザ素子へのダメージを抑制できる余地がある。

サブマウントと、前記サブマウントに設けられた端面発光型レーザ素子とを有するレーザ装置を複数準備し、光学部材を１以上準備する工程と、基板の上面であって前記複数のレーザ装置を後に載置する位置に、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子と有機溶剤とを含む第１接合材料を配置し、前記基板の上面であって前記１以上の光学部材を後に載置する位置に、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子と有機溶剤とを含む第２接合材料を配置する工程と、前記基板の上面に前記第１接合材料を介して前記レーザ装置を載置し、前記基板の上面に前記第２接合材料を介して前記光学部材を載置する工程と、前記複数のレーザ装置と前記１以上の光学部材とを前記基板に対して押圧せずに、加熱により、前記レーザ装置及び前記光学部材を一括して前記基板に接合する工程と、を有することを特徴とするレーザパッケージの製造方法。

このような製造方法によれば、レーザ装置を精度良く載置しつつ、レーザ素子へのダメージを抑制できるレーザパッケージを製造することができる。

実施形態に係るレーザパッケージの製造方法を説明するための模式平面図である。図１Ａ中のＡ−Ａ線における模式断面図である。実施形態に係るレーザパッケージの製造方法を説明するための模式平面図である。図２Ａ中のＡ−Ａ線における模式断面図である。実施形態に係るレーザパッケージの製造方法を説明するための模式平面図である。図３Ａ中のＢ−Ｂ線における模式断面図である。実施形態に係るレーザパッケージを示す模式平面図である。実施形態に係るレーザパッケージを示す模式平面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明を特定するものではない。さらに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、詳細説明を適宜省略する。

本実施形態に係るレーザパッケージ１００の製造方法では、まず、サブマウント１２と、サブマウント１２に設けられた端面発光型レーザ素子１１とを有するレーザ装置１０を複数準備し、光学部材２０を１以上準備する。次に、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、基板１の上面であって、複数のレーザ装置１０を後に載置する位置に、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子と、有機溶剤とを含む第１接合材料３１を配置する。また、基板１の上面であって、１以上の光学部材２０を後に載置する位置に、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子と、有機溶剤とを含む第２接合材料３２を配置する。ここで、金属ナノ粒子とは、平均粒径が１ｎｍ〜１００ｎｍである金属粒子のことをいい、金属サブミクロン粒子とは、平均粒径が１０１ｎｍ〜１μｍである金属粒子のことをいう。平均粒径は、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により撮影した投影写真を用いて、無造作に１００個の金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子の投影面積円相当径を計測し、その平均値から算出することができる。また、図１Ａ及び図１Ｂでは、図面での説明を簡便にするために、基板１のうち、４つの第１接合材料３１及び４つの第２接合材料３２が配置される領域について説明している。この点については、図２Ａ、図２Ｂにおいても同様である。次に、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、基板１の上面に、第１接合材料３１を介してレーザ装置１０を載置し、第２接合材料３２を介して光学部材２０を載置する。その後、複数のレーザ装置１０と１以上の光学部材２０とを基板１に対して押圧せずに、加熱により、レーザ装置１０及び光学部材２０を一括して基板１に接合することで、図４に示すようなレーザパッケージ１００を得る。加熱により、第１接合材料３１及び第２接合材料３２に含まれる有機溶剤が揮発するため、複数のレーザ装置１０及び１以上の光学部材２０は、主に金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子を介して基板１に接合される。

仮に、レーザ装置１０及び光学部材２０を基板１に接合するための材料として、ＡｕＳｎ等の半田材を用いた場合、半田材は加熱により溶融するため、レーザ装置１０及び光学部材２０を押圧しながら加熱しないと接合位置がずれる可能性がある。さらに、半田材を用いるか否かに関わらず、複数のレーザ装置１０及び光学部材２０を１つの基板１に接合する場合において、これらの部材を一括して基板１に押圧すると、レーザ装置１０と光学部材２０との高さの違いや、レーザ素子１１とサブマウント１２との大きさの違いに起因して、各部材に不均一な圧力が掛かり、接合位置がずれる可能性がある。これを避けるために、レーザ装置１０及び光学部材２０を１つずつ基板１に押圧しながら加熱することを部材の数だけ繰り返す方法が考えられる。この場合、接合位置がずれることは抑制できるが、部材の数だけ加熱回数が増えるためレーザ素子１１へのダメージが大きい。

そこで、本実施形態では、加熱時に押圧しないこととし、且つ、第１接合材料３１及び第２接合材料３２として、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子と、有機溶剤とを含む接合材料を用いている。加熱時に押圧しないことにより、レーザ装置１０及び光学部材２０への不均一な圧力印加が生じないため、これに起因する接合位置のずれを抑制することができる。そして、第１接合材料３１及び第２接合材料３２であれば、加熱により溶融ではなく有機溶剤の揮発が生じるため、半田材と比較して加熱時に広がりにくい。したがって、レーザ装置１０及び光学部材２０を加熱時に押圧しなくても接合位置がずれにくい。このように、本実施形態の製造方法によれば、複数のレーザ装置１０及び光学部材２０を精度良く基板１に接合することができる。また、本実施形態の製造方法では複数のレーザ装置１０を基板１に接合する場合でも１回の加熱で済むため、レーザ素子１１へのダメージを軽減することができる。

以下、各工程について順に説明する。

（レーザ装置と光学部材の準備工程）
まず、サブマウント１２と、サブマウント１２に設けられた端面発光型レーザ素子１１とを有するレーザ装置１０を複数準備し、光学部材２０を１以上準備する。レーザ素子１１には各種のレーザ素子を用いることができるが、本実施形態ではＧａＮ系半導体レーザ素子を用いている。ＧａＮ系半導体レーザ素子は発振波長を例えば３５０ｎｍ〜６００ｎｍとすることができる。レーザ素子１１それぞれの出力は、例えば０．５Ｗ〜１０Ｗとすることができる。

レーザ装置１０では、レーザ素子１１をサブマウント１２にジャンクションダウン実装することができる。ここでジャンクションダウン実装とは、レーザ素子１１の活性層から近い側の主面をサブマウント１２の上面に実装することを指し、例えば、レーザ素子１１の活性層が、レーザ素子１１の厚みの半分より下側となるように実装することをいう。これにより、レーザ素子１１の発熱をサブマウント１２に放熱しやすくすることができる。

サブマウント１２としては、例えばＡｌＮやＳｉＣ等を用いることができるが、レーザ装置１０ではサブマウント１２としてＡｌＮを用いている。サブマウント１２の厚みとしては、例えば０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができる。サブマウント１２は、下面の一辺の長さを０．５ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。また、下面の面積を０．２５ｍｍ^２〜４ｍｍ^２とすることができる。レーザ装置１０と基板１との接合強度を確保するためには、この範囲とすることが好ましい。

光学部材２０は、レーザ装置１０からの光を反射する部材である。光学部材２０は、例えば、三角柱や四角錐台などの形状をしたガラスを用いることができる。また、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、光学部材２０の斜面に反射膜２１を形成することで、レーザ装置１０からの光を上方に反射する反射面とすることができる。光学部材２０を基板１の上面に載置したときに、基板１の上面と光学部材２０の斜面との角度は、例えば３０度〜６０度とすることができる。

光学部材２０の数は、１以上あればよい。レーザパッケージ１００では、複数のレーザ装置１０から出射された光を、対向する複数の光学部材２０で上方に反射しているが、複数のレーザ装置１０から出射された光を１つの光学部材２０で反射してもよい。

光学部材２０は、下面の一辺の長さを０．３ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。また、下面の面積を０．１５ｍｍ^２〜２ｍｍ^２とすることができる。光学部材２０と基板１との接合強度を確保するためには、この範囲とすることが好ましい。

サブマウント１２及び光学部材２０は、下面を洗浄することが好ましい。これにより、下面に付着した屑等を取り除くことができるため、サブマウント１２及び光学部材２０と基板１との接合強度を強くすることができる。さらに、サブマウント１２及び光学部材２０と基板１との接合部の耐熱性を向上させることもできる。基板１の上面を洗浄することで、これらと同様の効果を得ることができる。サブマウント１２及び光学部材２０の下面と基板１の上面を洗浄する方法として、例えば、大気圧プラズマ装置等によるプラズマ処理、ＵＶオゾン洗浄等を用いることができる。プラズマ処理をする場合、例えば、Ｏ_２、Ｈ_２Ｏ、Ｎ_２、Ａｒ、ＣＦ_４等のフッ素系ガスを供給しながら処理することができる。サブマウント１２の下面を洗浄する場合、レーザ素子１１をサブマウント１２に設ける前に洗浄することが好ましい。これにより、例えば、大気圧プラズマ装置でサブマウント１２の下面を洗浄した場合、プラズマダメージがレーザ素子１１に入るのを抑制することができる。

図２Ａ及び図２Ｂ等に示すように、基板１の上面と、サブマウント１２及び光学部材２０の下面には、金属膜２を成膜することができる。金属ナノ粒子及び金属サブミクロン粒子は、同種の金属と接合させたときに接合強度が強いため、金属膜２は、金属ナノ粒子及び金属サブミクロン粒子と同種の金属を用いることが好ましい。レーザパッケージ１００では、接合材料としてＡｕサブミクロン粒子を用いているため、基板１の上面の上面と、サブマウント１２及び光学部材２０の下面にはＡｕが成膜されている。金属膜２を成膜する方法としては、スパッタ、メッキ、蒸着等を用いることができる。基板１の上面と、サブマウント１２及び光学部材２０の下面に金属膜２を成膜する場合、金属膜２を成膜した後に基板１の上面と、サブマウント１２及び光学部材２０の下面を洗浄することが好ましい。

（第１接合材料及び第２接合材料の配置工程）
次に、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、基板１の上面であって、複数のレーザ装置１０を後に載置する位置に、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子と、有機溶剤とを含む第１接合材料３１を配置する。また、基板１の上面であって、１以上の光学部材２０を後に載置する位置に、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子と、有機溶剤とを含む第２接合材料３２を配置する。レーザパッケージ１００では、第１接合材料３１及び第２接合材料３２にＡｕサブミクロン粒子を用いているが、各種の金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子を用いることができる。金属ナノ粒子及び金属サブミクロン粒子は、粒径が小さくなるほど低温で焼結することができる一方、粒径が小さくなるほど粒子同士が凝集しやすくなり、接合材料として使えなくなる可能性がある。しかし、第１接合材料３１及び第２接合材料３２には有機溶剤が含まれているため、このような凝集の発生を抑制することができる。第１接合材料３１及び第２接合材料３２には多数のＡｕサブミクロン粒子が用いられており、その平均粒径は、１０１ｎｍ〜０．５μｍとすることが好ましい。これにより、Ａｕサブミクロン粒子が凝集することなく接合しやすい。

第１接合材料３１及び第２接合材料３２は、ディスペンサー、ピン転写等により基板１の上面に配置することができる。

基板１上に配置された第１接合材料３１及び第２接合材料３２にレーザ装置１０及び光学部材２０を載置する前に、第１接合材料３１及び第２接合材料３２を真空装置に入れて真空引きすることが好ましい。これにより、第１接合材料３１及び第２接合材料３２に含まれる有機溶剤の一部が揮発するため、後の工程において第１接合材料３１及び第２接合材料３２を加熱した後に、有機溶剤が接合材料に一部残存する可能性を低減することができる。真空装置の中の温度は、２０℃〜３０℃とすることができる。第１接合材料３１及び第２接合材料３２の最大幅、面積及び厚みが、後述する数値の範囲内である場合は、真空装置に入れる時間は、１分〜１０分とすることができる。同様に、真空度は、１Ｐａ〜１０００Ｐａとすることができる。

上面視において、レーザ装置１０を載置する前の第１接合材料３１の最大幅を、０．３ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。また、上面視において、レーザ装置１０を載置する前の第１接合材料３１の面積を、０．０９ｍｍ^２〜４ｍｍ^２とすることができる。さらに、レーザ装置１０を載置する前の第１接合材料３１の厚みは、５０μｍ〜１０００μｍとすることができる。

上面視において、光学部材２０を載置する前の第２接合材料３２の最大幅を、０．１ｍｍ〜１ｍｍとすることができる。また、上面視において、光学部材２０を載置する前の第２接合材料３２の面積を、０．０１ｍｍ^２〜１ｍｍ^２とすることができる。さらに、光学部材２０を載置する前の第１接合材料３１の厚みは、５０μｍ〜１０００μｍとすることができる。

レーザ素子１１からの熱を第１接合材料３１を介して基板１に放熱する必要があるため、レーザ装置１０を載置する前の第１接合材料３１の面積は、サブマウント１２の下面の面積に対して比較的大きい方が好ましい。一方で、光学部材２０については、レーザ装置１０よりも放熱の必要性が低い。また、光学部材２０のレーザ装置１０に対向する側の面を第２接合材料３２がせり上がるのを抑制する必要があるため、光学部材２０を載置する前の第２接合材料３２の面積は、光学部材２０の下面の面積に対して比較的小さい方が好ましい。このため、本実施形態では、サブマウント１２の下面の面積に対する、レーザ装置１０を載置する前の第１接合材料３１の面積の割合を、光学部材２０の下面の面積に対する、光学部材２０を載置する前の第２接合材料３２の面積の割合よりも大きくしている。また、本実施形態のように、レーザ装置１０を１個に対して光学部材２０を１個組み合わせる場合には、レーザ装置１０を載置する前の第１接合材料３１の面積を、光学部材２０を載置する前の第２接合材料３２の面積よりも大きくすることが好ましい。

レーザ装置１０を載置する前の第１接合材料３１の面積は、サブマウント１２の下面の面積の４０％〜７０％とすることが好ましい。４０％以上とすることで、後の工程においてレーザ装置１０を第１接合材料３１の上面に載置したときに、レーザ素子１１の中でも特に発熱し易いレーザ光出射端部の直下において、サブマウント１２の下面と第１接合材料３１とを接触させやすくなるため、レーザ素子１１からの熱をサブマウント１２を介して基板１に放熱しやすくすることができる。７０％以下とすることで、後の工程においてレーザ装置１０を第１接合材料３１の上面に載置したときに、第１接合材料３１がレーザ装置１０の光出射端部付近にまでせり上がりにくくすることができる。

光学部材２０を載置する前の第２接合材料３２の面積は、光学部材２０の下面の面積の１０％〜３０％とすることが好ましい。１０％以上とすることで、後の工程において光学部材２０を基板１に接合しやすくすることができる。３０％以下とすることで、後の工程において光学部材２０を第２接合材料３２の上面に載置したときに、第２接合材料３２が光学部材２０のレーザ装置１０に対向する側の面をせり上がりにくくすることができる。

第１接合材料３１の配置位置と第２接合材料３２の配置位置との間の距離は、０．５ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。なお、第１接合材料３１及び第２接合材料３２の配置位置とは、それぞれ、第１接合材料３１及び第２接合材料３２が基板１の上面に配置されたときの位置をいい、言い換えると、第１接合材料３１及び第２接合材料３２の上にレーザ装置１０又は光学部材２０が載置される前における位置である。具体的には、図１Ａ及び図１Ｂに示す、第１接合材料３１及び第２接合材料３２が配置されている位置である。

基板１として、金属基板を用いることができる。これにより、複数のレーザ装置１０を基板１に載置した場合でも、効率よくレーザ素子１１からの熱を放熱することができる。特に、出力が高いレーザ素子１１を用いる場合には、放熱性が高い金属基板を用いることが好ましい。高出力のレーザ素子とは、例えば、出力が０．５Ｗ以上のものを指す。

（レーザ装置及び光学部材の載置工程）
次に、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、基板１の上面に、第１接合材料３１を介してレーザ装置１０を載置し、第２接合材料３２を介して光学部材２０を載置する。これにより、第１接合材料３１及び第２接合材料３２はレーザ装置１０又は光学部材２０に潰されるため、第１接合材料３１及び第２接合材料３２は、それらを配置したときよりも広がる。すなわち、第１接合材料３１及び第２接合材料３２の最大幅と面積は、接合材料を配置したときと比較して大きくなり、厚みは接合材料を配置したときと比較して小さくなる。また、これらの結果、第１接合材料３１と第２接合材料３２の間の距離は小さくなる。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、上面視で、第１接合材料３１の配置位置と第２接合材料３２の配置位置との間を、光学部材２０に対向するサブマウントの端部１２ａの載置予定位置として、レーザ装置１０を載置することが好ましい。これにより、第１接合材料３１が、サブマウント１２の光学部材２０に対向する側に向けて広がったとしても、第１接合材料３１がレーザ装置１０の光出射端部付近にまでせり上がりづらい。この結果、第１接合材料３１によってレーザ光が遮られる可能性を低減することができる。さらに、第１接合材料３１が光学部材の端部２０ａに付着するのを抑制することもできる。なお、図２Ａ及び図２Ｂ等に示すように、第１接合材料３１は、基板１とサブマウントの端部１２ａとの間から光学部材２０の側に向かって漏れ出ていてもよい。これにより、レーザ素子１１の中でも特に発熱し易いレーザ光出射端部の直下において、サブマウント１２の下面と第１接合材料３１とを接触させることができるため、レーザ素子１１からの熱をサブマウント１２を介して基板１に放熱しやすくすることができる。また、レーザ装置１０と基板１との接合強度を強くすることもできる。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、レーザ装置１０及び光学部材２０を載置した状態において、上面視で、光学部材２０に対向する第１接合材料３１の接合位置の端部がレーザ装置１０と光学部材２０との間に位置するように、サブマウント１２を第１接合材料３１に接合することが好ましい。なお、第１接合材料３１及び第２接合材料３２の接合位置とは、それぞれ、第１接合材料３１及び第２接合材料３２の上にレーザ装置１０又は光学部材２０が載置された後における位置である。具体的には、図２Ａ及び図２Ｂに示す、第１接合材料３１及び第２接合材料３２が配置されている位置である。この場合、第１接合材料３１は光学部材の端部２０ａに付着しない程度に漏れ出ていることが好ましい。これにより、第１接合材料３１の光学部材２０への這い上がりの発生を抑制することができる。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、上面視で、第１接合材料３１の配置位置と第２接合材料３２の配置位置との間を、レーザ装置１０に対向する光学部材の端部２０ａの載置予定位置として、光学部材２０を載置することが好ましい。これにより、第２接合材料３２が、光学部材２０のレーザ装置１０に対向する側に向けて広がったとしても、第２接合材料３２が光学部材の端部２０ａをせり上がりづらい。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、レーザ装置１０及び光学部材２０を載置した状態において、上面視で、レーザ装置１０に対向する光学部材の端部２０ａが第１接合材料３１の接合位置と第２接合材料３２の接合位置との間に位置するように、又は、レーザ装置１０に対向する光学部材の端部２０ａが第２接合材料３２の接合位置の端部と一致するように、光学部材２０を第２接合材料３２に接触させることが好ましい。これにより、第２接合材料３２が光学部材の端部２０ａをせり上がるのを防止することができる。

光学部材の端部２０ａに第１接合材料３１及び第２接合材料３２が付着するのを抑制することで、レーザ光が第１接合材料３１及び第２接合材料３２に当たって吸収されるのを抑制することができる。特に、レーザ素子１１がジャンクションダウン実装されている場合、ジャンクションアップ実装されている場合と比較してレーザ光が出射される領域が低い位置にあるので、レーザ光が光学部材の端部２０ａ及びその付近に照射される可能性が比較的高い。したがって、光学部材の端部２０ａ及びその付近に接合材料が付着することを抑制することにより、レーザ素子１１がジャンクションダウン実装されている場合であっても、レーザ光が吸収される可能性を低くすることができる。

上述のとおり、レーザパッケージ１００では、加熱したときにレーザ装置１０及び光学部材２０の接合位置がずれにくいため、接合材料として半田材を用いる場合と比較して、レーザ装置１０と光学部材２０を近づけて配置することができる。これにより、光学部材２０に照射されるレーザ光のスポット径を比較的小さくすることができるので、レーザ光の全部又は大部分を光学部材２０によって反射させることができる。したがって、光取出し量を向上させることができる。また、仮にレーザ装置１０又は光学部材２０の載置位置が多少ずれて接合されたとしても、レーザ光を光学部材２０に照射することができる。対向するサブマウントの端部１２ａと光学部材の端部２０ａの間の距離は、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍとすることができる。

レーザ装置１０を基板１の上面に載置するときに、レーザ装置１０を保持部材によって保持した後、保持部材に保持されたレーザ装置１０を第１接合材料３１を介して基板１に押圧することができる。保持部材は、レーザ装置１０を押圧した後に光学部材２０から離間される。なお、保持部材を離間させるタイミングは、後述するレーザ装置１０及び光学部材２０の接合工程より前である。押圧することにより、基板１とレーザ装置１０との間に空気が入りにくくすることができるので、基板１とレーザ装置１０の接合強度を強めることができる。レーザ装置１０が載置された後の第１接合材料３１の厚みは、０．５μｍ〜５μｍとすることができる。

光学部材２０に対向するサブマウントの端部１２ａの載置予定位置が、第１接合材料３１の配置位置と第２接合材料３２の配置位置との間に位置する場合、サブマウントの端部１２ａの載置予定位置と、第１接合材料３１の配置位置との距離は、０．１ｍｍ〜１ｍｍとすることができる。レーザ装置１０が載置された後、第１接合材料３１が基板１とサブマウントの端部１２ａとの間から漏れ出ている場合、サブマウントの端部１２ａと第１接合材料３１の端部との距離は、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍとすることができる。

また、光学部材２０を基板１の上面に載置するときに、光学部材２０を保持部材によって保持した後、保持部材に保持された光学部材２０を第２接合材料３２を介して基板１に押圧することができる。保持部材は、光学部材２０を押圧した後に光学部材２０から離間される。なお、保持部材を離間させるタイミングは、光学部材２０を基板１に接合するより前である。これにより、基板１と光学部材２０との間に空気が入りにくくすることができるので、基板１と光学部材２０の接合強度を強めることができる。光学部材２０が載置された後の第２接合材料３２の厚みは、０．５μｍ〜５μｍとすることができる。

レーザ装置１０に対向する光学部材の端部２０ａの載置予定位置が、第１接合材料３１の配置位置と第２接合材料３２の配置位置との間に位置する場合、光学部材の端部２０ａの載置予定位置と、第２接合材料３２の配置位置との距離は、０．３５ｍｍ〜２ｍｍとすることができる。

保持部材としては、例えばダイボンダー、マウンター等を用いることができる。

図４に示すレーザパッケージ１００では、複数のレーザ装置１０は行列状に載置されている。これにより、任意の直列配線又は並列配線を容易に実現することができる。

（レーザ装置及び光学部材の接合工程）
その後、複数のレーザ装置１０と１以上の光学部材２０とを基板１に対して押圧せずに、加熱により、レーザ装置１０及び光学部材２０を一括して基板１に接合することで、図４に示すレーザパッケージ１００を得る。金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子は半田材と比較して広がりづらいため、加熱したときにレーザ装置１０及び光学部材２０の接合位置がずれる可能性が低い。また、レーザ装置１０と光学部材２０を基板１に対して押圧していないため、仮にレーザ装置１０と光学部材２０との高さの違いや、レーザ素子１１とサブマウント１２との大きさの違いがあったとしても、各部材に不均一な圧力がかからない。このことからも、加熱時にレーザ装置１０及び光学部材２０の接合位置がずれてしまう可能性が低い。

さらに、複数のレーザ装置１０及び光学部材２０を一括して基板１に接合しているため、すなわちこれらの接合のための加熱を一度のみとしているため、加熱によるレーザ素子１１へのダメージも軽減することができる。レーザ装置１０及び光学部材２０を１部材ずつ基板１に押圧しながら加熱することにより１部材ずつ基板１に接合した場合、接合の度に基板全体を加熱するため、初めに載置したレーザ装置１０のレーザ素子１１から順に加熱によるダメージが蓄積する。したがって、複数のレーザ装置１０及び複数の光学部材２０を接合する場合には、レーザ素子１１へのダメージが大きくなる可能性がある。しかし、本実施形態では、一度の加熱で複数のレーザ装置１０及び１以上の光学部材２０を接合するため、各レーザ素子１１へのダメージは１つのレーザ装置１０を加熱するときと変わらない。レーザ装置１０は、例えば６以上載置することができる。

レーザ装置１０及び光学部材２０の加熱は、窒素雰囲気又は真空状態で行うことができる。これにより、有機溶剤を酸化変質することなく揮発させることができ、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子の焼結を促進させることができる。この結果、加熱後の金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子の凝集体にボイドが発生するのを抑制することができるので、基板１とレーザ装置１０及び光学部材２０の接合強度を強くすることができる。

レーザ装置１０及び光学部材２０を加熱するときの温度は、１５０度〜２５０度とすることができる。これにより、レーザパッケージ１００の駆動時にレーザ素子１１の出射端面に集塵しない程度に有機溶剤を揮発させることができる。加熱する時間は、２０分〜４０分とすることができる。これにより、レーザパッケージ１００の駆動時にレーザ素子１１の光出射面に集塵しない程度に有機溶剤を揮発させることができる。

レーザ装置１０及び光学部材２０を基板１に接合するとき又はそれより後に、基板１の上面に載置されたレーザ装置１０及び光学部材２０をプラズマ処理することが好ましい。これにより、第１接合材料３１及び第２接合材料３２から揮発した有機溶剤の残渣を除去することができる。この結果、図４に示すように、レーザ装置１０と基板１上の外部電極３とを接続するためにワイヤボンディングする場合、レーザ装置１０及び外部電極３とワイヤ４０との接合強度を強くすることができる。さらに、レーザ素子１１の光出射面における集塵を抑制することができるため、レーザ素子１１の信頼性を向上させることができる。

図５に示すように、レーザ装置１０及び光学部材２０を基板１に接合した後、基板１に接合されたレーザ装置１０及び光学部材２０を蓋体４で封止する工程をさらに有してもよい。蓋体４は、レーザ装置１０等を気密封止するように基板１と接合されるのが好ましい。レーザ装置１０が高出力である場合、レーザ素子１１の光出射面やその近傍において特に光密度が高く有機物等を集塵しやすいが、気密封止することによりこれを効果的に抑制することができる。蓋体４は、光学部材２０で反射された光を透過するための透光性部材を有している。

１００レーザパッケージ
１基板
２金属膜
３外部電極
４蓋体
１０レーザ装置
１１レーザ素子
１２サブマウント
１２ａサブマウントの端部
２０光学部材
２０ａ光学部材の端部
２１反射膜
３１第１接合材料
３２第２接合材料
４０ワイヤ

Claims

サブマウントと、前記サブマウントに設けられた端面発光型レーザ素子とを有するレーザ装置を複数準備し、光学部材を１以上準備する工程と、
基板の上面であって前記複数のレーザ装置を後に載置する位置に、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子と有機溶剤とを含む第１接合材料を配置し、前記基板の上面であって前記１以上の光学部材を後に載置する位置に、金属ナノ粒子又は金属サブミクロン粒子と有機溶剤とを含む第２接合材料を配置する工程と、
前記基板の上面に前記第１接合材料を介して前記レーザ装置を載置し、前記基板の上面に前記第２接合材料を介して前記光学部材を載置する工程と、
前記複数のレーザ装置と前記１以上の光学部材とを前記基板に対して押圧せずに、加熱により、前記レーザ装置及び前記光学部材を一括して前記基板に接合する工程と、を有し、
前記レーザ装置及び前記光学部材を載置する工程において、前記レーザ装置を保持部材によって保持し、その後、前記保持部材に保持された前記レーザ装置を前記第１接合材料を介して前記第１接合材料の厚みが０．５μｍ〜５μｍになるまで前記基板に押圧し、その後、前記保持部材を前記レーザ装置から離間させることを特徴とするレーザパッケージの製造方法。
前記レーザ装置及び前記光学部材を載置する工程の前に、前記サブマウント及び前記光学部材の下面を洗浄する工程を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザパッケージの製造方法。
前記第１接合材料及び前記第２接合材料を配置する工程の後であって、前記レーザ装置及び前記光学部材を載置する工程の前に、前記基板の上面に配置された前記第１接合材料及び前記第２接合材料を真空装置に入れて真空引きする工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザパッケージの製造方法。
前記レーザ装置及び前記光学部材を一括して前記基板に接合する工程において、真空状態で加熱することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザパッケージの製造方法。
前記レーザ装置及び前記光学部材を載置する工程において、上面視で、前記第１接合材料の配置位置と前記第２接合材料の配置位置との間を、前記光学部材に対向する前記サブマウントの端部の載置予定位置として、前記レーザ装置を載置することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザパッケージの製造方法。
前記レーザ装置及び前記光学部材を載置する工程において、上面視で、前記第１接合材料の配置位置と前記第２接合材料の配置位置との間を、前記レーザ装置に対向する前記光学部材の端部の載置予定位置として、前記光学部材を載置することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザパッケージの製造方法。
前記レーザ装置及び前記光学部材を載置する工程において、前記光学部材を保持部材によって保持し、その後、前記保持部材に保持された前記光学部材を前記第２接合材料を介して前記基板に押圧し、その後、前記保持部材を前記光学部材から離間させることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザパッケージの製造方法。
前記レーザ装置及び前記光学部材を載置する工程において、上面視で、前記光学部材に対向する前記第１接合材料の接合位置の端部が前記レーザ装置と前記光学部材との間に位置するように、前記サブマウントを前記第１接合材料に接触させることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のレーザパッケージの製造方法。
前記レーザ装置及び前記光学部材を載置する工程において、上面視で、前記レーザ装置に対向する前記光学部材の端部が前記第１接合材料の接合位置と前記第２接合材料の接合位置との間に位置するように、又は、前記レーザ装置に対向する前記光学部材の端部が前記第２接合材料の接合位置の端部と一致するように、前記光学部材を前記第２接合材料に接触させることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のレーザパッケージの製造方法。
前記レーザ装置及び前記光学部材を一括して前記基板に接合する工程において又はその後に、前記基板の上面に載置された前記レーザ装置及び前記光学部材をプラズマ処理する工程を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のレーザパッケージの製造方法。
前記光学部材は、上方に光を反射する反射面を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のレーザパッケージの製造方法。
前記レーザ装置の数は、６個以上であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のレーザパッケージの製造方法。
前記レーザ装置は、行列状に載置されていることを特徴とする請求項１２に記載のレーザパッケージの製造方法。