JP6792439B2 - キャップ部材及びその製造方法と発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、キャップ部材及びその製造方法とそのキャップ部材を備えた発光装置に関する。

従来、半導体レーザ素子がキャップ部材で気密封止された状態でステムに搭載された光半導体装置がある。そのような光半導体装置のキャップ部材では、キャップ本体の天板部の中央に開口部が設けれ、その開口部の下側に、天板部に低融点ガラスで接着された窓ガラスが配置されている。

特開２００６−１８６１６６号公報 特開２００９−１７６７６４号公報 特開２０１５−９０９３２号公報

後述する予備的事項の欄で説明するように、キャップ本体の天板部に低融点ガラスで窓ガラスを接着する際に、天板部の開口部内に低融点ガラスが流出するため、レーザ光を通過させるために必要な有効径が得られない課題がある。

キャップ本体の天板部に接着部材で窓ガラスを接着する際に、キャップ本体の開口部への接着部材の流出を防止できる新規な構造のキャップ部材及びその製造方法と発光装置を提供することを目的とする。

以下の開示の一観点によれば、筒状部と、前記筒状部の一端と繋がり、中央部に開口部が設けられた環状の天板部と、前記天板部の前記筒状部の内側を向く内面に、前記開口部を塞ぐように、接着部材を介して接着された窓ガラスと、を備え、前記天板部は、前記開口部の開口端が前記筒状部の内側に入り込むように窪んでおり、前記天板部の内面は、前記天板部と前記筒状部の一端とが繋がる繋がり部から前記開口部の開口端にかけて前記筒状部の一端側から他端側に傾斜する円錐面であるキャップ部材が提供される。

以下の開示によれば、キャップ部材は、筒状部と、筒状部の一端を覆い、中央部に開口部が設けられた環状の天板部とを備えたキャップ本体を有する。キャップ本体の天板部は、その開口部の開口端が筒状部の内側に入り込むように窪んでおり、天板部の内面は、筒状部と天板部との繋り部から開口端にかけて平坦な傾斜面となっている。

キャップ部材を製造する際には、キャップ本体の天板部を下側に配置し、天板部の内面に接着部材によって窓ガラスが接着される。

この状態では、キャップ本体の天板部は、その開口部の開口端から筒状部との繋り部に向けて下側に傾斜している。このため、キャップ本体の天板部に配置された接着部材が溶融する際に、接着部材は天板部の筒状部との繋り部に向けて流出する。

また、接着部材が溶融する際に、窓ガラスがキャップ本体の天板部に先端に当接するため、開口部内への接着部材の流出をせき止めることができる。

あるいは、窓ガラスがキャップ本体の天板部の先端に当接しなくても、窓ガラスがキャップ本体の先端に接近することで、接着部材の流動空間が狭められ、流動抵抗が増加し、開口部内への接着部材の流出を抑えることができる。

このようにして、キャップ本体の天板部の開口部内に不透明な接着部材が流れ込むことが防止されるため、発光素子に必要とされる有効径を確実に確保することができる。これにより、高性能な発光装置を信頼性よく構築することができる。

図１（ａ）〜（ｃ）は予備的事項に係るキャップ部材の製造方法を示す断面図（その１）である。 図２（ａ）及び（ｂ）は予備的事項に係るキャップ部材の製造方法を示す断面図及び平面図（その２）である。 図３は実施形態のキャップ部材のキャップ本体を示す断面図である。 図４は実施形態のキャップ部材を示す断面図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は実施形態のキャップ本体の第１の製造方法を示す断面図（その１）である。 図６（ａ）及び（ｂ）は実施形態のキャップ本体の第１の製造方法を示す断面図（その２）である。 図７は実施形態のキャップ本体の第１の製造方法を示す断面図（その３）である。 図８（ａ）及び（ｂ）は実施形態のキャップ本体の第１の製造方法を示す断面図（その４）である。 図９（ａ）及び（ｂ）は実施形態のキャップ本体の第２の製造方法を示す断面図（その１）である。 図１０は実施形態のキャップ本体の第２の製造方法を示す断面図（その２）である。 図１１は実施形態のキャップ本体の第２の製造方法を示す断面図（その３）である。 図１２（ａ）及び（ｂ）は実施形態のキャップ本体の第２の製造方法を示す断面図（その４）である。 図１３（ａ）及び（ｂ）は実施形態のキャップ部材の製造方法を示す断面図及び平面図（その１）である。 図１４（ａ）及び（ｂ）は実施形態のキャップ部材の製造方法を示す断面図及び平面図（その２）である。 図１５（ａ）及び（ｂ）は実施形態のキャップ部材の製造方法を示す断面図及び平面図（その３）である。 図１６（ａ）及び（ｂ）は実施形態のキャップ部材の製造方法を示す断面図及び平面図（その４）である。 図１７は実施形態の発光装置を示す斜視図である。

以下、実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

本実施形態の説明の前に、基礎となる予備的事項について説明する。予備的事項の記載は、発明者の個人的な検討内容であり、公知技術ではない新規な技術内容を含む。

図１及び図２は予備的事項のキャップ部材の製造方法を説明するための図である。

図１（ａ）に示すように、まず、天板部１２０の中央に開口部１２０ａが設けられた円筒状の金属キャップ１００を用意する。図１（ａ）のキャップ本体１００が上下反転してキャップ部材が構築されるため、便宜上、図１（ａ）の状態の底板を天板部１２０とする。

そして、図１（ｂ）に示すように、キャップ本体１００の天板部１２０の内面にドーナツ型の低融点ガラス２００を配置する。さらに、図１（ｃ）に示すように、低融点ガラス２００の上に透明な窓ガラス３００を配置する。

次いで、図２（ａ）に示すように、図１（ｃ）の構造体を溶融炉に配置し、加熱処理によって低融点ガラス２００を溶融させる。これにより、溶融した低融点ガラス２００によってキャップ本体１００の天板部１２０に窓ガラス３００が接着される。

その結果、キャップ本体１００の天板部１２０の開口部１２０ａが窓ガラス３００で閉塞されて気密封止される。

このとき、図２（ｂ）の平面図に示すように、キャップ本体１００の天板部１２０の内面が平坦な水平面となっているため、溶融した低融点ガラス２００が天板部１２０の内面上から内側及び外側に流出する。このため、低融点ガラス２００がキャップ本体１００の開口部１２０ａ内にはみ出した状態となる。

低融点ガラス２００は透明ではなく、光の透過率も窓ガラス３００よりかなり低いため、キャップ本体１００の開口部１２０ａ内で低融点ガラス２００が流出した部分はレーザ光の有効な通過領域として機能しなくなる。

このため、キャップ本体１００の開口部１２０ａの有効径が設計スペックよりも実質的に小さくなり、半導体レーザ素子に必要とされる有効径が得られなくなる。よって、レーザ光の出力が低下したり、レーザ光のスポット径が小さくなったりするため、所望のレーザ光の特性が得られなくなる。

以下に説明する実施形態のキャップ部材では、前述した不具合を解消することができる。

（実施形態）
図３は実施形態のキャップ部材のキャップ本体を示す図、図４は実施形態のキャップ部材を示す図、図５〜図１２は実施形態のキャップ本体の製造方法を説明するための図である。

また、図１３〜図１６は実施形態のキャップ部材の製造方法を説明するための図、図１７は実施形態の発光装置を示す図である。

図３には、実施形態のキャップ部材のキャップ本体が示されている。図３に示すように、実施形態のキャップ本体１０は、円筒状の構造を有し、鉄（Ｆｅ）系の金属から形成される。鉄（Ｆｅ）系の金属としては、好適には、４２アロイ（鉄（Ｆｅ）／ニッケル（Ｎｉ）合金）、又はコバール（鉄（Ｆｅ）／ニッケル（Ｎｉ）／コバルト（Ｃｏ）合金）などが使用される。

キャップ本体１０は、内部が空洞になった筒状部１２と、筒状部１２の上端から内側に形成され、中央部に開口部１４ａが設けられた環状の天板部１４と、筒状部１２の下端から外側に突き出る環状のフランジ部１６とから形成される。

このように、天板部１４は筒状部１２の一端を覆い、中央部に開口部１４ａを備えている。

天板部１４は、開口部１４ａの開口端（側壁）が筒状部１２の内側に入り込むように窪んでおり、天板部１４の内面は、筒状部１２と天板部１４との繋り部Ｂから開口端にかけて平坦な傾斜面となっている。

図３の断面図において、対向する天板部１４の上面の延長線が交わって形成されるＶ字状形の角度θ１が１３０°〜１６０°の範囲に設定される。

また、水平面ＨＳからの天板部１４の傾斜角度θ２は２５°〜１０°の範囲に設定される。

また、天板部１４が曲げ加工されることで生じる天板部１４内での高さ方向の距離Ａが０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍになるように設定される。天板部１４の高さ方向の距離Ａは、天板部１４の内面の筒状部１２との繋り部Ｂの高さと天板部１４の内面の先端の高さとの差分である。

このようにして、キャップ本体１０の天板部１４の内面Ｓ１及び外面Ｓ２は、筒状部１２との繋り部Ｂから先端に向けて上側から下側に傾斜する平坦な傾斜面となっている。天板部１４の内面Ｓ１は、筒状部１２との繋り部Ｂから先端側になるにつれて高さ位置が徐々に低くなっている。

また、キャップ本体１０のフランジ部１６の下面に抵抗溶接用の環状の突起部１６ａが形成されている。

後述するように、キャップ本体１０は金属板が加工されて形成され、天板部１４、筒状部１２及びフランジ部１６は、ほぼ同じ厚みで一体的に繋がって形成される。

図４には、実施形態のキャップ部材が示されている。図４に示すように、実施形態のキャップ部材１では、上記した図３のキャップ本体１０の天板部１４の開口部１４ａの下側に透明な窓ガラス３０が配置されている。窓ガラス３０は低融点ガラス２０によって天板部１４の内面Ｓ１に接着されている。低融点ガラス２０は、接着部材の好適な一例である。

このようにして、キャップ本体１０の天板部１４の開口部１４ａが窓ガラス３０及び低融点ガラス２０によって閉塞されて気密封止されている。

窓ガラスの３０一面が、筒状部１２の内側に突出する天板部１４の先端に当接しており、
低融点ガラス３０が天板部１４の内面と窓ガラス３０との間に設けられている。

後述するキャップ部材の製造方法で説明するように、図４のキャップ本体１０が上下反転した状態で、キャップ本体１０の天板部１４の内面Ｓ１上にドーナツ状の低融点ガラス２０を介して窓ガラス３０が配置される。

そして、加熱処理によって低融点ガラス２０を溶融させて、窓ガラス３０をキャップ本体１０の天板部１４の内面Ｓ１に接着する。

図３のキャップ本体１０が上下反転した状態では、キャップ本体１０の天板部１４の内面Ｓ１の先端の高さ位置は、筒状部１２との繋り部Ｂの高さ位置より上側に配置される。

このため、キャップ本体１０の天板部１４の内面Ｓ１に配置された低融点ガラス２０が溶融する際に、溶融した低融点ガラス２０は天板部１４の筒状部１２との繋り部Ｂに向けて流出する。

また、低融点ガラス２０が溶融する際に、窓ガラス３０がキャップ本体１０の天板部１４に先端に当接するため、開口部１４ａ側への低融点ガラス２０の流出をせき止めることができる。

あるいは、窓ガラス３０がキャップ本体１０の天板部１４の先端に当接しなくても、窓ガラス３０がキャップ本体１０の先端に接近することで、低融点ガラス２０の流動空間が狭められ、流動抵抗が増加し、開口部１４ａ内への低融点ガラス２０の流出を抑えることができる。

このようにして、キャップ本体１０の天板部１４の内面Ｓ１と窓ガラス３０の上面との間の空間から窓ガラス３０の側面と筒状部１２の内壁との間の空間に低融点ガラス２０が流動して溜められる。

あるいは、窓ガラス３０の側面と筒状部１２の内壁との間の空間に低融点ガラス２０が流動せずに、空間が残されるようにしてもよい。

以上のように、低融点ガラス２０がキャップ本体１０の天板部１４の内面Ｓ１から天板部１４の開口部１４ａ内へ流出することが防止される。

後述するように、図４のキャップ部材１は発光装置に適用される。半導体レーザ素子からのレーザ光が窓ガラス３０を透過して外部に出射されるときに所望の特性を得るためには、各半導体レーザ素子に応じた有効径Ｄが必要となる。

このため、実施形態のキャップ本体１０の開口部１４ａの径が半導体レーザ素子に必要とされる有効径Ｄになるように設計されている。

本実施形態では、有効径Ｄで開口されたキャップ本体１０の開口部１４ａ内に不透明な低融点ガラス２０が流出することが防止されるため、キャップ本体１０の開口部１４ａ内の全体に透明な窓ガラス３０が配置される。

このようにして、各半導体レーザ素子に応じて必要とされる有効径Ｄを確実に確保することができる。また、キャップ本体１０の開口部１４ａを大きくして有効径Ｄをさらに大きくする要求に対しても、低融点ガラス２０が開口部１４ａ内に流出しないため、容易に対応することができる。

次に、前述した図３のキャップ本体１０の第１の製造方法について説明する。

図５（ａ）に示すように、まず、金属板１１を用意する。金属板１１は、４２アロイやコバールなどの鉄（Ｆｅ）系の金属から形成され、その厚みは例えば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍである。

次いで、図５（ｂ）に示すように、プレス加工により、金属板１１を１次成形してへこみ部Ｃｘを形成する。へこみ部Ｃｘは平面視で円形に形成され、その深さは例えば１ｍｍ程度に設定される。

さらに、図５（ｃ）に示すように、プレス加工により、金属板１１のへこみ部Ｃｘを２次成形して所望の深さのカップ状凹部材Ｃを得る。カップ状凹部材Ｃは、筒状部１２と底板Ｃ２とを備え、底付きの円筒形状で形成される。

カップ状凹部材Ｃの深さは、前述したキャップ本体１０の高さに対応するように設定され、例えば、２ｍｍ〜３ｍｍ程度に設定される。

１回の成形工程で形成できる凹部の深さには限界があるため、金属板１１を２回に分けて成形してカップ状凹部材Ｃを形成することにより、金属板１１を突き破ることなく、信頼性よくカップ状凹部材Ｃを形成することができる。

続いて、図６（ａ）に示すように、プレス加工により、カップ状凹部材Ｃの底板１３の中央部を打ち抜いて開口部１４ａを形成する。これにより、カップ状凹部材Ｃから筒状部１２とその下端に繋がって中央部に開口部１４ａが設けられた環状の天板部１４とが得られる。

図６（ａ）の状態では、天板部１４は底板の一部となっているが、最終的に上下反転して使用されるため、便宜上、天板部１４とする。

次いで、図６（ｂ）に示すように、下型４０と上型４２とを用意する。下型４０は図６（ａ）の構造体の筒状部１２の外形に対応する凹部４０ａを備えている、下型４０の凹部４０ａの底部が円錐体になっており、円錐体の頂点を中心として下側に傾斜する傾斜面ＩＳ１が設けられている。

下型４０の凹部４０ａの底部の傾斜面ＩＳ１は、前述した図３のキャップ本体１０の傾斜した天板部１４を形成するためのものである。水平面ＨＳからの傾斜面ＩＳ１の傾斜角度θ３は、前述した図３のキャップ本体１０の天板部１４の傾斜角度θ２と同一に設定される。

また、上型４２の外形は下型４０の凹部４０ａに嵌るように調整されている。上型４２の底面は、下型４０の底部の円錐体に対応する円錐面となって、下型４０の傾斜面ＩＳ１に対応する傾斜面ＩＳ２が設けている。

上型４２の下面の傾斜面ＩＳ２の水平面ＨＳからの傾斜角度θ４は下型４０の底部の傾斜面ＩＳ１の傾斜角度θ３と同一に設定される。

そして、下型４０の凹部４０ａに図６（ａ）の金属板１１の筒状部１２及び天板部１４を配置し、金属板１１の筒状部１２の内側に上型４２を配置する。これにより、金属板１１の筒状部１２の内側の天板部１４の下に下型４０の傾斜面ＩＳ１が配置され、天板部１４の上に上型４２の傾斜面ＩＳ２が配置される。

さらに、図７に示すように、上型４２を下型４０側に押圧することにより、金属板１１の筒状部１２の内側の水平な天板部１４が下型４０の傾斜面ＩＳ１と上型４２の傾斜面ＩＳ２とにより挟まれて曲げ加工される。

これにより、天板部１４が筒状部１２との繋り部から先端に向かって上側に傾斜した形状に加工される。

このようにして、中央部に開口部１４ａが設けられ、開口部１４ａの開口端が筒状部１２の内側に入り込むように窪んだ環状の天板部１４を形成する。これより、天板部１４の内面が、筒状部１２と天板部１４との繋り部から開口端にかけて平坦な傾斜面となる。

第１の製造方法では、カップ状凹部材Ｃの底板１３の中央部に開口部１４ａを形成して天板部１４を得た後に、天板部１４を、開口部１４ａの開口端が筒状部１２の内側に入り込むように窪ませる。

その後に、下型４０及び上型４２から金属板１１の筒状部１２及び天板部１４を取り外す。

これにより、図８（ａ）に示すように、金属板１１に繋がる筒状部１２とその下端に繋がる傾斜した天板部１４とが得られる。さらに、プレス加工により、金属板１１のフランジ部１６になる領域に環状の突起部１６ａを形成する。

その後に、図８（ｂ）に示すように、天板部１４、筒状部１２及びフランジ部１６を含む個々の製品領域を金属板１１から抜き落しする。これにより、前述した図３のキャップ本体１０が上下反転した状態で得られる。

キャップ本体の第１の製造方法では、カップ状凹部材Ｃの天板部１４の開口部１４ａを形成した後に、天板部１４を上側に曲げ加工している。このため、図８（ｂ）に示すように、天板部１４の開口部１４ａの側壁は、上端から下端に向かって外側から内側に傾斜する傾斜面となる。

図８（ｂ）を上下反転させた前述した図３のキャップ本体１０では、逆に、天板部１４の開口部１４ａの側壁は、上端から下端に向かって内側から外側に傾斜する傾斜面となる。

次に、前述した図３のキャップ本体１０の第２の製造方法について説明する。第２の製造方法が前述した第１の製造方法と異なる点は、天板部に開口部を形成する前に、天板部になる領域を曲げ加工して傾斜させることにある。第１の製造方法と同じ工程については、その詳しい説明を省略する。

図９（ａ）に示すように、まず、前述した図５（ａ）〜図５（ｃ）の工程を同様な工程を遂行することにより、金属板１１に筒状部１２及び底板１３を備えたカップ状凹部材Ｃを形成する。

次いで、図９（ｂ）に示すように、下型４０及び上型４２を用意する。第２の製造方法では、下型４０の凹部４０ａの底面の中央部が平坦な水平面ＨＳ１となっており、底面の周縁部が傾斜面ＩＳ１となっている。水平面ＨＳ１の平面サイズは、前述した図３の天板部１４の開口部１４ａの平面サイズに対応している。

また、下型４０の底面の周縁部の傾斜面ＩＳ１の傾斜角度は、前述した図６（ｂ）の下型４０の傾斜面ＩＳ１の傾斜角度θ３と同一である。

上型４２の下面の中央部には、下型４０の凹部４０ａの水平面ＨＳ１に対応する水平面ＨＳ２が配置されている。また同様に、上型４２の下面の周縁部に、下型４０の傾斜面ＩＳ１と同じ傾斜角度を有する傾斜面ＩＳ２が配置されている。

そして、下型４０の凹部４０ａに図９（ａ）の金属板１１のカップ状凹部材Ｃを配置し、カップ状凹部材Ｃの内側に上型４２を配置する。

これにより、カップ状凹部材Ｃの底板１３の中央部に、下型４０の水平面ＨＳ１と上型４２の水平面ＨＳ２とが配置される。また、カップ状凹部材Ｃの底板１３の周縁部に、下型４０の傾斜面ＩＳ１と上型４２の傾斜面ＩＳ２とが配置される。

カップ状凹部材Ｃの底板１３の周縁部が天板部１４になる領域であり、カップ状凹部材Ｃの底板１３の中央部が天板部１４の開口部１４ａが配置される領域である。

さらに、図１０に示すように、上型４２を下型４０側に押圧することにより、カップ状凹部材Ｃの底板１３の周縁部が下型４０の傾斜面ＩＳ１と上型４２の傾斜面ＩＳ２とにより挟まれて曲げ加工される。

これにより、カップ状凹部材Ｃの底板１３の周縁部が筒状部１２との繋り部から内側に向かって上側に傾斜した形状に加工される。

このとき、カップ状凹部材Ｃの底板１３の中央部は、下型４０の水平面ＨＳ１と上型４２の水平面ＨＳ２とで挟まれるため、水平面のままの状態となる。

このようにして、天板部１４になるカップ状凹部材Ｃの底板１３の周縁部を内側に向けて上側に傾斜するように曲げ加工する。

第２の製造方法では、カップ状凹部材Ｃの底板１３に開口部１４ａを形成する前に、底板１３を、底板１３の中央部が筒状部１２の内側に入り込むように窪ませる。

その後に、下型４０及び上型４２から金属板１１のカップ状凹部材Ｃを取り外す。

次いで、図１１に示すように、下型４０及び上型４２を用意する。下型４０には、金属板１１のカップ状凹部材Ｃの外形に対応する凹部４０ａが設けられている。さらに、下型４０には、凹部４０ａの底部の中央部に開口部４０ｘが設けられている。

下型４０の凹部４０ａの底面の周縁部は、上記した図１０で曲げ加工されたカップ状凹部材Ｃの底板１３の周縁部の傾斜に対応する傾斜面ＩＳ３となっている。

下型４０の開口部４０ｘは、天板部１４の開口部１４ａが配置されるカップ状凹部材Ｃの底板１３（図１０）の中央部に対応して配置される。

上型４２は、ポンチ４４と中央部に開口部４６ａが設けられた押え部材４６とを備え、押え部材４６の開口部４６ａにポンチ４４が挿入されている。押え部材４６の下面が下型４０の凹部４２ａの底面の傾斜面ＩＳ３に対応する傾斜面ＩＳ４となっている。

そして、上記した図１０で曲げ加工された金属板１１のカップ状凹部材Ｃを下型４０の凹部４０ｘの上に配置する。さらに、カップ状凹部材Ｃの底板１３（図１０）の周縁部を押え部材４６で押さえた状態で、ポンチ４４でカップ状凹部材Ｃの底板１３の中央部を打ち抜く。

その後に、下型４０及び上型４２から金属板１１のカップ状凹部材Ｃを取り外す。

これにより、図１２（ａ）に示すように、金属板１１に繋がる筒状部１２とその下端に繋がる天板部１４が得られる。天板部１４は中央部に開口部１４ａが設けられ、筒状部１２との繋り部Ｂから先端に向かって上側に傾斜した形状で得られる。

さらに、プレス加工により、金属板１１のフランジ部１６になる領域に環状の突起部１６ａを形成する。

その後に、図１２（ｂ）に示すように、天板部１４、筒状部１２及びフランジ部１６を含む個々の製品領域を金属板１１から抜き落しする。これにより、前述した図３のキャップ本体１０が上下反転した状態で得られる。

キャップ本体の第２の製造方法では、カップ状凹部材Ｃの底板１３の天板部１４になる領域を曲げ加工した後に、底板１３の中央部に開口部１４ａを形成するため、天板部１４の開口部１４ａの側壁が垂直面となって形成される。

以上のように、本実施形態のキャップ部材の製造方法では、まず、金属板１１を加工して、筒状部１２と底板１３とを備えたカップ状凹部材Ｃを形成する。その後に、カップ状凹部材Ｃの底板１３を加工して、中央部に開口部１４ａが設けられた環状の天板部１４を、筒状部１２との繋り部から先端に向けて上側に傾斜するように形成する。

カップ状凹部材Ｃの底板１３の中央部に開口部１４ａを形成した後に、天板部１４になる底板１３の周縁部を曲げ加工して傾斜させてもよい。あるいは、カップ状凹部材Ｃの底板１３の天板部１４になる周縁部を曲げ加工して傾斜させた後に、底板１３の中央部に開口部１４ａを形成してもよい。

次に、キャップ本体１０に低融点ガラスによって窓ガラスを接着する方法について説明する。図１３（ａ）に示すように、前述した図８（ｂ）で得られたキャップ本体１０を用意する。

図１３（ｂ）の平面図を加えて参照すると、キャップ本体１０は平面視で円形であり、筒状部１２の一端に内側に延在する環状の天板部１４が繋がって形成されている。天板部１４の中央部に開口部１４ａが設けられている。また、筒状部１２の他端に外側に延在する環状のフランジ部１６が繋がって形成されている。

次いで、図１４（ａ）に示すように、キャップ本体１０の天板部１４の内面に低融点ガラス２０を配置する。図１４（ｂ）の平面図を加えて参照すると、低融点ガラス２０はドーナツ型で形成され、キャップ本体１０の天板部１４の内面上の外側の位置に配置される。

続いて、図１５（ａ）に示すように、キャップ本体１０の天板部１４上に配置された低融点ガラス２０の上に透明な窓ガラス３０を配置する。

図１５（ｂ）の平面図に示すように、好適には、窓ガラス３０は平面視で正六角形状を有する。窓ガラス３０は円形などの各種の形状を採用できるが、大型ガラス基板を切断して個々の窓ガラス３０を得る際に正六角形状は加工しやすいため好ましい。

次いで、図１６（ａ）に示すように、図１５（ａ）の構造体を溶融炉（不図示）に配置し、５００℃程度の温度で加熱処置を行う。

これにより、低融点ガラス２０が溶融し、窓ガラス３０の重みによって低融点ガラス２０が濡れ広がる。このとき、キャップ本体１０の天板部１４の内面Ｓ１は、先端から筒状部１２との繋り部Ｂに向けて下側に傾斜する傾斜面ＩＳとなっている。

このため、溶融した低融点ガラス２０は天板部１４の内面Ｓ１上から開口部１４ａ側には流れにくく、天板部１４の内面Ｓ１上から筒状部１２との繋り部Ｂ側に流れるようになる。また、低融点ガラス２０が溶融する際にキャップ本体１０の天板部１４の先端に窓ガラス３０の下面が当接する。これにより、天板部１４の開口部１４ａ側への低融点ガラス２０の流出をせき止めることができる。

あるいは、窓ガラス３０がキャップ本体１０の天板部１４の先端に当接しなくても、窓ガラス３０がキャップ本体１０の先端に接近することで、低融点ガラス２０の流動空間が狭められ、流動抵抗が増加し、開口部１４ａ内への低融点ガラス２０の流出を抑えることができる。

このようにして、低融点ガラス２０は、天板部１４の内面Ｓ１と窓ガラス３０の下面との空間、及び筒状部１２の内壁と窓ガラス３０の側面との空間に流動してそれらの空間に溜められる。天板部１４の開口部１４ａ内には、不透明な低融点ガラス２０が流れ込まないため、天板部１４の開口部１４ａの全体をレーザ光の有効径Ｄとすることができ、有効径Ｄを大きく確保することができる。

低融点ガラス２０は窓ガラス３０よりも低い融点を有する。例えば、低融点ガラス２０の融点は５００℃程度であり、窓ガラス３０の融点は７３０℃程度である。接着部材として低融点ガラス２０を使用することにより、窓ガラス３０をキャップ本体１０の天板部１４に気密性よく接着することができる。

本願発明者は、本実施形態のキャップ本体１０を実際に作成し、上記した方法と同様な方法でキャップ本体１０の天板部１４に低融点ガラス２０によって窓ガラス３０を接着した。このとき、前述した図３の天板部１４内の高さ方向の距離Ａが０．１３ｍｍ程度になるように、天板部１４を曲げ加工した。

その結果によれば、天板部１４の開口部１４ａ内への低融点ガラス３０の流出は発生せず、有効径Ｄを確実に確保できることが実際に確認された。

次に、図４のキャップ部材1を備えた発光装置について説明する。

図１７に示すように、発光装置２はステム５０を備えている。ステム５０は、円形状のアイレット５２とその上に配置された放熱部５４から形成される。ステム５０はその全体にわたって鉄（Ｆｅ）から形成されるか、もしくは、鉄（Ｆｅ）／銅（Ｃｕ）／鉄（Ｆｅ）からなるクラッド材をプレス加工して、アイレット５２の上に放熱部５４を立設させて形成される。

放熱部５４は側面に素子搭載部５４Ｓを備え、素子搭載部５４Ｓにサブマウント（不図示）を介して半導体レーザ素子６０が搭載されている。半導体レーザ素子６０は発光素子の一例であり、各種の発光デバイスを使用することができる。

また、アイレット５２上の放熱部５４の近傍には底面が傾斜した傾斜凹部５６が設けられており、傾斜凹部５６の底面に受光素子６２が傾斜した状態で搭載されている。受光素子６２としては、例えば、フォトダイオードが使用される。

また、アイレット５２には第１貫通孔ＴＨ１及び第２貫通孔ＴＨ２が設けられている。第１貫通孔ＴＨ１の中に第１リード７１がガラス７４によって封着された状態で挿通されている。また同様に、第２貫通孔ＴＨ２の中に第２リード７２がガラス７４によって封着された状態で挿通されている。

さらに、アイレット５２の下面には第３リード７３が溶接されている。第１リード７１及び第２リード７２はガラス７４によってステム５０と電気的に絶縁されており、第３リード７３はステム５０に電気的に接続されている。

半導体レーザ素子６０はワイヤ６４ａを介して第１リード７１に電気的に接続されている。また、受光素子６２はワイヤ６４ｂを介して第２リード７２に電気的に接続されている。

そして、ステム５０のアイレット５２の上面に前述した図４のキャップ部材１のフランジ部１６の突起部１６ａが抵抗溶接される。図１７では、キャップ部材１が切り欠け斜視図で示されている。

このようにして、半導体レーザ素子６０及び受光素子６２がキャップ部材１の中に収容されて気密封止される。

半導体レーザ素子６０の光出射面６０ａから放出されたレーザ光がキャップ部材１の窓ガラス３０を透過して外部に放出される。また、半導体レーザ素子６０の光出射面と反対面から放出されたモニタ光を受光素子６２が受光し、これに基づいて半導体レーザ素子６０のレーザ出力が制御される。

本実施形態の発光装置２では、前述したように、キャップ部材１は半導体レーザ素子６０に必要とされる設計スペックの有効径Ｄを安定して確保できるため、良好な光学特性が得られ、信頼性を向上させることができる。

１…キャップ部材、２…発光装置、１０…キャップ本体、１１…金属板、１２…筒状部、１３…底板、１４…天板部、１４ａ，４０ｘ，４６ａ…開口部、１６…フランジ部、１６ａ…突起部、２０…低融点ガラス、３０…窓ガラス、４０…下型、４０ａ…凹部、４２…上型、４４…ポンチ、４６…押え部材、５０…ステム、５２…アイレット、５４…放熱部、５４Ｓ…素子搭載部、５６…傾斜凹部、６０…半導体レーザ素子、６２…受光素子、６４ａ，６４ｂ…ワイヤ、７１…第１リード、７２…第２リード、７３…第３リード、７４…ガラス、Ｂ…繋り部、Ｃ…カップ状凹部材、Ｃｘ…へこみ部、Ｄ…有効径、ＨＳ，ＨＳ１，ＨＳ２…水平面、ＩＳ，ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３，ＩＳ４…傾斜面、Ｓ１…内面、Ｓ２…外面。

Claims (7)

1. 筒状部と、
   前記筒状部の一端と繋がり、中央部に開口部が設けられた環状の天板部と、
   前記天板部の前記筒状部の内側を向く内面に、前記開口部を塞ぐように、接着部材を介して接着された窓ガラスと、を備え、
   前記天板部は、前記開口部の開口端が前記筒状部の内側に入り込むように窪んでおり、
   前記天板部の内面は、前記天板部と前記筒状部の一端とが繋がる繋がり部から前記開口部の開口端にかけて前記筒状部の一端側から他端側に傾斜する円錐面であることを特徴とするキャップ部材。
2. 前記筒状部から前記天板部にかけて一様な厚みを有する請求項１記載のキャップ部材。
3. 前記窓ガラスの前記天板部の内面側を向く面が、前記開口部の開口端に当接していることを特徴とする請求項２に記載のキャップ部材。
4. 筒状部と、
   前記筒状部の一端と繋がり、中央部に開口部が設けられた環状の天板部とを備え、
   前記天板部は、前記開口部の開口端が前記筒状部の内側に入り込むように窪んでおり、
   前記天板部の前記筒状部の内側を向く内面が、前記天板部と前記筒状部の一端とが繋がる繋り部から前記開口部の前記開口端にかけて前記筒状部の一端側から他端側に傾斜する円錐面であるキャップ本体と、
   前記天板部の内面に、前記開口部を塞ぐように、接着部材を介して接着された窓ガラスと、
   を有するキャップ部材と、
   素子搭載側部を備えたステムと、
   前記素子搭載側部に搭載された発光素子と
   を含み、
   前記キャップ部材が前記ステムに固定され、前記発光素子が前記キャップ部材によって気密封止されていることを特徴とする発光装置。
5. 金属板を加工して、筒状部と底板とを備えたカップ状凹部材を形成する工程と、
   前記カップ状凹部材の底板を加工して、前記筒状部の一端と繋がり、中央部に開口部が設けられ、前記開口部の開口端が前記筒状部の内側に入り込むように窪んだ環状の天板部を形成する工程と、
   前記天板部の内面に接着部材を配置する工程と、
   前記接着部材の上に窓ガラスを配置する工程と、
   加熱処理することにより、前記接着部材を溶融させて前記窓ガラスを前記天板部の前記筒状部の内側を向く内面に、前記開口部を塞ぐように接着する工程と、
   を有し、
   前記天板部の内面が、前記天板部と前記筒状部の一端とが繋がる繋がり部から前記開口部の開口端にかけて前記筒状部の一端側から他端側に傾斜する円錐面となることを特徴とするキャップ部材の製造方法。
6. 前記天板部を形成する工程は、
   前記底板の中央部を打ち抜いて開口部を形成して、前記筒状部の下端に繋がる前記天板部を得る工程と、
   前記天板部を前記開口端が前記筒状部の内側に入り込むように窪ませる工程とを含むことを特徴とする請求項５に記載のキャップ部材の製造方法。
7. 前記天板部を形成する工程は、
   前記底板を、前記底板の中央部が前記筒状部の内側に入り込むように窪ませる工程と、
   前記底板の中央部を打ち抜いて開口部を形成する工程と
   を含むことを特徴とする請求項５に記載のキャップ部材の製造方法。

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